CN116953318A - 具有受控并联直流-直流转换器的限制电路 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于提供用于电测试至少一个被测器件(102)的受限电流和/或受限电压的限制电路(100)，其中，所述限制电路(100)包括：多个直流‑直流转换器(104)，其彼此并联连接，每个直流‑直流转换器(104)被供给电输入直流电压(UDCin)，并且每个直流‑直流转换器(104)被配置成用于提供经转换的电输出电流(Iout)，所述经转换的电输出电流(Iout)要被前送到用于接触所述至少一个被测器件(102)的电触点(106)中的指定一个；以及控制装置(108)，其被配置成用于控制所述直流‑直流转换器(104)，以限制所述电输出电流(Iout)和/或与所述电输出电流(Iout)相关的电输出电压(Uout)。

Description

具有受控并联直流-直流转换器的限制电路
技术领域
各种实施例总体上涉及限制用于电测试至少一个被测器件的电流和/或电压的限制电路、测试器和方法。
背景技术
在完成半导体芯片或这种半导体芯片的封装体的制造之后，通常测试这种产品的功能。为此目的，提供了一种包括探测器和电测试单元的测试器，在所述测试器中，这些产品作为被测器件(DUT)被测试。
探针卡可以通过用于针电流保护的电流限制电路操作。然而，传统的电流限制电路可能具有大的功率损失。此外，这种传统的电流限制电路可能仅适用于在测试期间施加短脉冲的脉冲测试。此外，传统的电流限制电路可能不适合于高电流直流(DC)测试，因为此类电流限制电路可能无法承受较长脉冲的功率损失。传统电流限制电路的另一个缺点是它们有限的精度和它们不能平衡多个探针或触点。
发明内容
可能需要以高的精度安全且可靠地测试被测器件。
根据一个示例性实施例，提供了一种用于提供用于电测试至少一个被测器件的受限电流和/或受限电压的限制电路，其中，所述限制电路包括彼此并联连接的多个直流-直流转换器，每个直流-直流转换器被供给电输入直流电压，并且每个直流-直流转换器被配置成用于提供经转换的电输出电流，所述经转换的电输出电流要被前送到用于接触所述至少一个被测器件的电触点中的指定一个；以及控制装置，其被配置成用于控制直流-直流转换器以限制电输出电流和/或与所述电输出电流相关的电输出电压。
根据另一个示例性实施例，提供了一种用于测试至少一个被测器件的测试器，其中，所述测试器包括：用于接触所述至少一个被测器件以测试所述至少一个被测器件的探测器；以及包括限制电路的电测试单元，所述限制电路具有上述特征，并且与所述探测器耦合，以用于向所述至少一个被测器件提供电信号和用于接收和分析来自所述至少一个被测器件的多个响应信号。
根据又一个示例性实施例，提供了一种限制用于电测试至少一个被测器件的电流和/或电压的方法，其中，所述方法包括：将多个直流-直流转换器彼此并联连接；为每个直流-直流转换器提供电输入直流电压；通过直流-直流转换器生成经转换的电输出电流，所述经转换的电输出电流要被前送到用于接触所述至少一个被测器件的电触点中的指定一个；以及控制所述直流-直流转换器，以限制所述电输出电流和/或与所述电输出电流相关的电输出电压。
根据一个示例性实施例，提供了一种用于测试被测器件(DUT)的测试器的限制电路，其限制施加到DUT的电流和/或电压。有利地，这种限制电路包括并联布置的直流-直流转换器(DC-DC转换器)，每个直流-直流转换器向用于在测试期间接触DUT的电触点提供相应的受限电流和/或电压。进一步有利地，可以提供用于控制DC-DC转换器以限制所提供的电压和/或电流的控制装置。具有一系列并联电连接的DC-DC转换器并且在测试DUT方面由控制装置控制的这种限制电路具有以下优点：首先，受控DC-DC转换器的这种实施方式可以确保以高效率向DUT供电。此外，由于可以并联连接DC-DC转换器模块，因此可以实现高度的灵活性和可扩展性，因为一个触点上的高电流或多个触点处的被平衡的电流是可能的。所提出的限制电路也可以对故障是有容忍的，因为DC-DC源触点甚至可以接受一个或多个不良连接的触点，因为控制装置可以控制所有并联的DC-DC转换器以进行故障补偿。这样的控制装置进而可以获得高的正常运行时间、小的重复测试风险和高产量。通过可靠地限制电流和/或电压，可以可靠地防止DUT的损坏。由于根据示例性实施例的限制电路的构造非常简单，所以制造工作量可以保持在合理的水平下。
进一步示例性实施例的描述
在下文中，将解释限制电路、测试器和方法的进一步的示例性实施例。
在本申请的上下文中，术语“限制电路”可以特别地表示被配置成用于防止将过大的电流、电压和/或电功率供应到一个或多个被测器件的电路。特别地，电流或电压限制可以表示对可以被传送到DUT的电流或电压施加限制以保护生成或传输电流或电压的电路免受例如由于短路或过载引起的不期望的现象影响的任务。术语“电流或电压限制”还可以定义过电流或过电压保护的类型。特别地，限制电路可以包括例如至少一个硬连线电子部件、至少一个单片集成电路和/或至少一个软件元件。通过限制由测试器通过电触点施加到被测器件的电流，可以防止电触点(诸如针)的熔化。
在本申请的上下文中，术语“被测器件”(DUT)可以特别地表示在制造之后应当在其期望的功能方面进行测试的诸如半导体晶片或(特别是裸露的或包封的)半导体芯片的电子部件。特别地，被测器件可以是被配置为例如用于汽车应用场合的功率半导体晶片或芯片的电子构件。通过根据一个示例性实施例的测试器和/或限制电路，还可以同时操作多个DUT。例如，同时被测试的DUT的数量可以在2至50的范围内、特别是在5至30的范围内、例如为16。
在本申请的上下文中，术语“直流-直流转换器”(DC-DC转换器)可以特别地表示将直流(DC)源从一个电压水平转换到另一个电压水平的电子电路或机电器件。特别地，DC-DC转换器可以是电功率转换器。根据一个实施例，多个DC-DC转换器并联连接。例如，限制电路的DC-DC转换器的数量可以在从2到100的范围内、特别地在从3到100的范围内、更特别地在从10到50的范围内、例如为25。
在本申请的上下文中，术语“控制装置”可以特别地表示被配置用于控制DC-DC转换器的一个或多个实体(例如一个或多个硬连线部件、集成电路部件和/或软件形式的电路)。可以调节控制，使得所提供的DC-DC功能将电源电压和/或电源电流维持在期望的限制内，例如预定义的、预定的或用户定义的限制内。所述限制可以是静态的或动态的。例如，这样的控制装置可以至少部分地与DC-DC转换器分开实施和/或可以至少部分地在所述DC-DC转换器内部实施。所述控制装置可以包括从DC-DC转换器的输出回到DC-DC转换器中的反馈回路，用于调节涉及电流和电压限制的性能。
在本申请的上下文中，术语“测试器”(其也可以称为测试元件)可以特别地表示被配置成用于测试被测器件的设备。例如，这样的测试可以是功能测试、电子测试、半导体测试等。
在本申请的上下文中，术语“探测器”可以特别地表示用于在通过测试器测试其功能性方面处理被测器件、特别是半导体晶片的处理器件。探测器可以使电触点与一个或多个被测器件物理接触以准备和执行测试。特别地，探测器可以是可以与电测试单元协作的测试器的机械部分。探测器可以是晶片探测器，测试器可以通过晶片探测器用于晶片测试。在另一个实施例中，探测器可以被配置成用于测试一个或多个单独的模制封装体。
在本申请的上下文中，术语“电测试单元”可以特别地表示测试器在测试被测器件方面的电子部分。这种被测器件的电测试可能需要将电刺激信号施加到被测器件的一个或两个相反的主表面，例如施加到晶片的芯片的焊盘。测试还可能需要检测和处理响应于刺激信号的施加的电响应信号，其中，根据特定应用的特殊性，可以从被测器件的一个或两个相反的主表面检测响应信号。
在一个实施例中，多个直流-直流转换器中的每一个被配置成用于提供恒定的经转换的电输出电流。在本上下文中，术语“恒定”可以特别地涉及所述至少一个DUT的一个芯片的一个测试周期。优选地，“恒定电流”可以被控制为小于预定义的阈值电流，以避免探针的烧毁。通过提供恒定的输出电流，DC-DC转换器可以直接确保没有过高的电流被施加到电触点并从电触点施加到DUT。
在一个实施例中，多个直流-直流转换器中的每一个被配置成用于提供稳定的或被平衡的经转换的电输出电流。例如，在第一DUT非常干净的场景中，则每个探针都可以接收其理想电流。进一步考虑到第二DUT具有例如被污染的两个焊盘，响应的两个探针可能具有不同的电流。当第三DUT具有被污染的四个焊盘时，则对应的四个探针可能具有不同的电流。虽然在测试一个DUT期间，输出电流可以是恒定的，但是当串行测试多个DUT时，DC-DC转换器的输出电流可以被控制为不恒定，特别是可以被动态地再平衡。
在一个实施例中，限制电路包括交流-直流转换器(AC-DC转换器)，以用于将电输入交流电压转换成提供给多个直流-直流转换器的电输入直流电压。因此，所述的AC-DC转换器可以在其输入侧上例如从市电电源接收交流电。在将这样的供电电力供应到并联布置的DC-DC转换器之前，AC-DC转换器可以基于所供应的交流电来生成直流电。为此目的，例如可以使用整流二极管等。优选地，单个AC-DC转换器可以被提供共用于所有并联的DC-DC转换器。
在一个实施例中，限制电路包括电流-电压转换器，所述电流-电压转换器被配置成用于将指示由多个直流-直流转换器提供的电输出电流的总和的总实际电流转换成由用于控制直流-直流转换器的控制装置使用的电压水平。更具体地，电流-电压转换器可以用于确定流过从DC-DC转换器至到DUT的探针或电触点的各个路径的累积电流。此外，电流-电压转换器可以用于将表示累积电流的电压水平形式的相应的总和信号提供给运算放大器或另一个比较器。所述运算放大器或另一个比较器可以构成控制装置的一部分。更一般地，电流-电压转换器可以连接在并联的DC-DC转换器与接触DUT的电触点之间。所述DC-DC转换器的总输出电流可以被转换成在单独的端子处提供的电压水平，以供控制装置用于限制DC-DC转换器的电流和/或电压水平。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于向多个直流-直流转换器供给控制信号，所述控制信号与由电压水平表示的用于所有电触点的预定义的总目标电流有关。因此，所述电压水平可以指示作为并联DC-DC转换器的输出提供的各个电流值的期望和。预定义的总目标电流的值可以被限定以便可靠地避免DUT处的过电流、过电压和/或过量功率。可以以电压信号(在图1中表示为“Itarget”)的形式提供关于预定义的总目标电流的值的信息。描述性地说，所述电压信号可以指示要提供给DUT的期望的总电流水平。例如，向运算放大器施加4V信号可以表示对应于4安培的电流水平的预定义的总目标电流。
在一个实施例中，由电压水平表示的预定义的总目标电流为至少0.1安培、特别是至少10安培。特别地，电流的范围可以是从0.1安培到100安培、更特别地从0.4安培到50安培。因此，限制电路可以被配置成用于以非常高的电流值操作，其中，过电流或过电压可能导致显著的损坏。因此，对于可能发生在例如汽车应用场合中的这种高电流场景，限制电路的可靠性可能是最大的优势。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于向多个直流-直流转换器供给控制信号，所述控制信号与由多个直流-直流转换器提供的并且由另外的电压水平(优选地由上述电流-电压转换器确定和提供)表示的总体实际电流有关。由于以上讨论的电压水平可以指示预定义的总目标电流，因此由电流-电压转换器供给的另外的电压水平也可以是电压信号。所述电压信号可以表示由电流-电压转换器从各个直流-直流转换器输出端检测到的实际或真实累积电流水平。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于根据由上述电压水平表示的所有电触点的预定义的总目标电流与由其它上述电压水平表示的总实际电流之间的比较(特别是通过比较器)结果向多个直流-直流转换器提供控制信号。上述电压水平可以被提供给比较器(例如，被实施为运算放大器)的两个输入端以进行比较。如果总真实或实际电流高于总期望或目标电流，则控制装置可以控制DC-DC转换器以减小电流。如果总真实或实际电流小于总期望或目标电流，则控制装置可以控制DC-DC转换器以增大电流。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于向直流-直流转换器提供在至少一个被测器件处感测的并且指示用于接触所述至少一个被测器件的电触点中的至少一个电触点处的电压的至少一个感测信号。通过捕获感测信号，可以通过检测接触电阻来估计电接触处的电压降。例如，感测信号可以是表示DUT处的电压降的电压信号。例如，所述电压降可以是针、探针、测试器和/或接触表面的电压降。例如，感测信号可以允许检测DUT被污染(例如，在某个电触点处被颗粒污染)的事件。因此，直接在DUT处检测感测信号可以提供有意义的信息，以相应地调整从控制装置提供给DC-DC转换器的控制。因此，感测信号可以作为另外的控制信号被供给到DC-DC转换器。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于向每个直流-直流转换器提供从表示要提供给所有直流-直流转换器的目标最大功率水平的另一个电压信号导出的电压信号。附加于或替代于目标电流的调整(如上所述)，控制装置还可以考虑预定义的最大功率值，所述预定义的最大功率值不应被超过并且可以由另外的电压信号表示。该另外的电压信号(其表示目标最大功率水平)可以由驱动器转换成导出的电压信号，以随后分配到各个DC-DC转换器。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于控制直流-直流转换器以限制电输出电压不超过预定义的阈值电压值。因此，控制逻辑器件可以被配置为使得从DC-DC转换器提供给DUT的输出电压永远不会过高。因此，也可以实现明确的电压限制。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于控制直流-直流转换器，使得直流-直流转换器中的不同直流-直流转换器提供不同的电输出电流值。这种控制可以是静态的或动态的。这提供了向不同电触点施加不同电流值的高度灵活性，例如在电触点与DUT之间的不良电连接的情况下，所述不良电连接可以通过其余电触点的较高电流来补偿。这种控制逻辑可以实施为再平衡配置。例如，在其中一个电触点与DUT具有不良物理接触(例如，由于灰尘颗粒在它们之间)的场景中，所述电触点可能不足以贡献于向DUT提供电流。如果发生这种情况，则可以控制一个或多个其它电触点以向DUT提供额外的电流，从而部分或完全补偿与DUT物理接触不良的电触点。即使在DUT与测试设备之间的接触出现问题的情况下，这样的再平衡可以确保限制电路和测试器的正确操作。
在另一个实施例中，控制装置被配置用于控制直流-直流转换器而使得所有直流-直流转换器提供相同值的电输出电流。为了实现这一点，所有DC-DC转换器可以例如由相同的控制信号控制。在这样的实施例中，可以确保所有DC-DC转换器的供给贡献的均等分布。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于自动地调节直流-直流转换器以限制电输出电流。特别地，所述控制可以在没有用户干预的情况下完成。有利地，可以由控制装置提供电流的全自动再平衡。可能不需要测试工程师干预相应的自给自足控制机制。
在一个实施例中，控制装置的一部分集成在多个直流-直流转换器中，并且控制装置的另一部分与多个直流-直流转换器分开提供。这样的实施例例如在图1和图2中示出，参见附图标记108。替代地，控制装置也可以完全与DC-DC转换器分开提供。在又一个实施例中，控制装置完全集成在DC-DC转换器中。
在一个实施例中，控制装置被配置成用于在每个直流-直流转换器中：
-将相应直流-直流转换器的电输出电流与在所述至少一个被测器件的电触点中的至少一个处感测的并且指示所述至少一个被测器件的电压(或电压降)的感测信号进行比较(特别是通过第一比较器进行比较)；
-进一步将所述比较的结果(即，来自所述第一比较器的输出信号)与和要提供给所有直流-直流转换器的最大功率相关(例如表示或导出)的预定义的电压信号进行比较(特别是通过另外的比较器进行比较)；和
-如果进一步比较的结果指示需要限制(特别是如果进一步比较的结果指示电输出电流已经超过临界阈值)，则限制(优选地基于所述另外的比较器的输出信号)相应的直流-直流转换器的电输出电流。
这样的配置例如涉及图2所示的实施例。首先，可以将来自DUT的电压相关反馈信号与各个DC-DC转换器的实际输出信号进行比较。所述比较的结果可以通过将其与最大允许功率进行比较而经受阈值分析。如果所述阈值分析的结果得出DC-DC转换器的当前功率输出太高的结论，则另外的比较器的输出信号可以被反馈到DC-DC转换器的DC-DC转换部分，以减小其输出电流。
在一个实施例中，测试器被配置成用于在晶片级上测试作为被测器件的多个半导体芯片。简而言之，当执行测试时，多个半导体芯片仍然可以在共同的基底上彼此连接成一体。使用所公开的限制电路，测试方法可以测试作为被测器件的至少一个晶片的连接成一体的裸片或芯片。特别地，可以测试具有至少200mm、更特别地至少300mm的直径的晶片。例如，所述方法包括测试作为被测器件的包括多个功率半导体芯片的晶片。
在另一个实施例中，测试器被配置成用于测试作为被测器件的一个或多个分离的包封半导体芯片。例如，DUT可以是模制裸片。因此，测试器可以被配置成用于测试模制封装体或另一单个封装体。测试器还可以被配置成用于整个测试晶片。
在一个实施例中，所述方法包括测试作为被测器件的碳化硅芯片。例如，可以执行SiCMOS压力测试。更一般地，所述方法可以包括执行半导体晶体管芯片压力测试。
在一个实施例中，所述方法包括执行高电流直流(DC)测试。由于限制电路，在这种高电流DC测试期间可以可靠地防止过电流和/或过电压。
在一个实施例中，所述方法包括执行脉冲测试，即在测试期间向DUT施加多个电脉冲。由于限制电路保证了对电流和/或电压的限制，在脉冲测试期间基本上不存在对施加的脉冲的时间长度的限制。例如，这样的脉冲可以长于100ms。
在一个实施例中，被测试的DUT可以包括具有源极焊盘、漏极焊盘和栅极焊盘作为所述至少一个焊盘的晶体管芯片。特别地，源极焊盘和栅极焊盘可以形成在电子芯片的同一主表面上，并且可以各自与相应的接触元件耦合。漏极焊盘可以形成在电子芯片的相反的另一主表面上。这样的晶体管芯片可以是实现晶体管的功能、特别是场效应晶体管的功能的芯片。这种晶体管芯片可以用于例如半导体功率应用场合。
在一个实施例中，至少一个被测试DUT包括包含控制器电路、驱动器电路和功率半导体电路的组中的至少一个。所有这些电路可以集成到一个半导体芯片中，或者单独地集成在不同的芯片中。例如，相应的功率半导体应用可以由芯片实现，其中，这种功率半导体芯片的集成电路元件可以包括至少一个晶体管(特别是MOSFET、金属氧化物半导体场效应晶体管)、至少一个二极管等。特别地，可以制造实现半桥功能、全桥功能等的电路。
结合附图，上述和其它目的、特征和优点将从以下描述变得显见，在附图中，相同的部分或元件由相同的附图标记表示。
附图说明
所包括的附图示出了示例性实施例，用以提供对示例性实施例的进一步理解并且构成说明书的一部分。
在附图中：
图1示出了根据一个示例性实施例的用于提供用于电测试至少一个被测器件的受限电流和/或受限电压的限制电路。
图2示出了根据图1的限制电路的直流-直流转换器的电路图。
图3示出了包括具有根据图1的限制电路的电测试单元和根据一个示例性实施例的探测器的测试器的示意图。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的并且不是一定按比例的。
在将参考附图更详细地描述示例性实施例之前，将基于已经开发的示例性实施例来概述一些一般考虑。
根据一个实施例，提供了一种用于在DUT测试期间限制电流和/或电压的限制电路。DC-DC转换器的并联连接可各自将输入转换成施加到与DUT连接的电触点的经转换的输出DC。控制装置在功能上与DC-DC转换器耦合，并且确保所提供的电流和/或电压被限制到可接受的值，特别是不超过临界高值。
更具体地，用于DUT(诸如硅晶片)的高DC电流测试(诸如压力测试)的探针卡可以设置有高电流DC-DC转换器，以使用多个并联的DC-DC源触点(诸如针、弹簧针等)向DUT供给恒定或被平衡的电流。优选地，每个DC-DC转换器的恒定电流输出可以被自动地调节(特别是限制)，例如以符合一个或多个目标值。有利地，所述DC-DC转换器可以并联叠置以输送更高的总电流。这样的电路架构可以确保实现DUT处的高DC和脉冲电流限制。有利地，这种架构是可自由扩展的，这涉及多个高电流源。
通过使用受控的DC-DC转换器模块，可以以高效率向DUT供电。关于灵活性，可以并联连接DC-DC转换器模块，这可以允许选择性地在一个触点上提供高电流或在多个触点处提供被平衡的电流。此外，根据一个示例性实施例的限制电路可以具有高故障容限：通过在DUT的一个接触引脚或焊盘上实施并联DC-DC源触点(诸如针、弹簧针等)，可以适当地操作限制电路，而不用管一个或多个不良触点。这可能是可接受的，因为可以针对所有并联DC-DC通道控制总电流。有利地，这可以获得更高的正常运行时间、更小的重新测试风险和更高的产量。此外，示例性实施例可以可靠地防止DUT在测试期间的损坏：单触点的功率输出可能受到限制，以防止设备和DUT损坏。高欧姆接触可以额外地在输出功率方面被降低。此外，由于限制电路可以实现用于电流控制测试的完整的源测量单元(SMU)，因此可以减少用于测试的总工作量。此外，限制电路可以减少能量消耗，因此可以减少二氧化碳的排放，这是由于在测试期间、特别是在压力测试期间(这可能花费例如15分钟)实现了电流的高效转换。
一些示例性实施例可以在测试晶片时进行，即在前端工艺中进行，而一些示例性实施例可以在测试包封的半导体封装体时进行，即在后端工艺中进行。示例性实施例可以确保在测试期间可以可靠地限制电流和/或电压。
图1示出了根据一个示例性实施例的用于提供用于电测试被测器件(DUT)102的受限电流、受限电压和/或受限电功率的限制电路100。DUT 102可以是例如具有多个仍然整体连接在一起的半导体芯片的半导体晶片。DUT 102还可以是半导体封装体，例如包封的半导体芯片。此外，限制电路100还可以被配置用于同时测试多个DUT 102。
根据图1的限制电路100包括交流-直流转换器(AC-DC转换器)110。AC-DC转换器110在其入口处接收来自AC电源(未示出)、例如市电电源的电输入交流电压UAC。AC-DC转换器110可以被构造用于在其出口处将电输入交流电压UAC转换成电输入直流电压UDCin。例如，电输入直流电压UDCin可以是24V。AC-DC转换器110可以供应稳定的DC电力。如所描述的，适合用作AC-DC转换器110的适当的AC-DC转换器是本领域技术人员已知的。
同样如图1所示，电输入直流电压UDCin可以被提供给多个直流-直流转换器(DC-DC转换器)104中的每一个的入口。各个DC-DC转换器104彼此并联连接。基于由AC-DC转换器110提供的所述电输入直流电压UDCin，每个DC-DC转换器104被配置用于提供经转换的电输出电流Iout。例如，电输出电流Iout可以是2安培(其中，其它电流值当然是可能的)。如所描述的，适合用作DC-DC转换器104的适当的DC-DC转换器是本领域技术人员已知的，并且可以在图1的实施例中实施。然而，图2中所示和下面描述的DC-DC转换器104是特别合适的选择。
再次参考图1，限制电路100还包括电流-电压转换器112(其也可以称为I/U转换器)。例如，电流-电压转换器112可以实施为磁换能器。电流-电压转换器112被配置用于将指示由多个DC-DC转换器104、104、…中的每一个提供的各个电输出电流Iout、Iout、…的总和的总体实际电流转换成电压水平Isum。仅作为一个示例，如果提供25个并联连接的DC-DC转换器104并且如果每个电输出电流Iout提供2安培的单独实际电流，则电输出电流的总和总计为50安培。后面提到的和电流值(总和)可以由电流-电压转换器112输出的电压水平Isum表示。更具体地，所述电压水平Isum可以被输出到下面进一步详细描述的控制装置108的比较器150。
除此之外，由多个DC-DC转换器104、104、…中的每一个提供的并且与对应的电输出电压Uout、Uout、…相关的电输出电流Iout、Iout、…通过电流-电压转换器112，并且每个分别相应地被前送到电触点106中的指定的一个，以用于电接触所示的DUT 102。例如，每个电触点106可以被配置用于提供与DUT 102的一个或多个焊盘152的物理导电接触。例如，每个电触点106可以是单独的探针、例如触针或弹簧针。根据图1，DUT 102的单个公共导电焊盘152被提供用于所有电触点106。
然而，如图1所示，由于无意的外来颗粒154、例如灰尘或污垢，电流供应电触点106中的一个非期望地与焊盘152仅不良地电接触或根本不与焊盘152电接触。在这些情况下，不可能通过被外来颗粒154污染的电触点106将电流适当地传导到DUT 102。
优选地，多个DC-DC转换器104中的每一个可以被配置用于提供恒定的或再被平衡的经转换的电输出电流Iout。例如，在一个电触点106由于其与DUT 102之间的人造外来颗粒154而与DUT 102具有不良物理接触的所述情形中，所述电触点106可能不足以贡献于向DUT 102提供电流。在这种情况下，控制装置108可以被配置用于控制与被外来颗粒154污染的电触点106无关的其它DC-DC转换器104，以重新平衡它们提供的输出电流Iout，以至少部分地补偿由被外来颗粒154污染的不良电触点106提供的减小的电流。例如，其余的DC-DC转换器104可以被重新平衡，特别是在控制装置108的控制下，以便以高于2安培的相应更高的电流操作。
此外，图1的限制电路100的控制装置108可以被配置用于控制DC-DC转换器104以限制电输出电流Iout和/或与所述电输出电流Iout相关的电输出电压Uout。特别地，控制装置108可以被配置用于确保电流和电压(进而也是电流和电压的乘积的电功率)被限制为不超过临界值。在所示的实施例中，控制装置108的多个组成部分(将在下面进一步详细描述)与DC-DC转换器104分开提供，而控制装置108的另一部分可以集成到DC-DC转换器104中(如下面参考图2所描述的)。
在下文中，将进一步详细描述用于提供电流和/或电压限制功能的控制装置108的构造和操作。
仍然参考图1，控制装置108被配置用于向DC-DC转换器104中的一些或每个DC-DC转换器提供控制信号Iset。更精确地讲，在上述比较器150的出口处提供控制信号Iset。所述比较器150在第一入口处接收由电流-电压转换器112提供的上述电压水平Isum。回想一下，由多个DC-DC转换器104提供并且由电流-电压转换器112确定的总实际电流由所述电压水平Isum表示。此外，为了确定控制信号Iset，比较器150在第二入口处接收用于所有电触点106的预定义的总目标电流，所述总目标电流由电压水平Itarget表示。例如，在给定数量为25个的DC-DC转换器104和每个DC-DC转换器的2安培的单独目标电流的情况下，电压水平Itarget可以被设置为对应于50安培的总目标电流的值。此时，控制装置108可以被配置用于将控制信号Iset作为比较器150的输出供给到多个DC-DC转换器104，所述比较器150的输出对应于电压水平Itarget与电压水平Isum之间的差。通过将比较器150的这种功能连接在从电流-电压转换器112返回到DC-DC转换器104的阵列的反馈回路中，可以可靠地防止过电流。这可以保护DUT 102以避免损坏。
除此之外，控制装置108被配置用于向DC-DC转换器104提供在DUT 102的公共焊盘152(或替代地在单独的焊盘，未示出)处感测到的感测信号USense作为另外的控制信号。感测信号USense可以指示到DUT 102的电触点106处的电压，感测信号USense通过所述电压被检测。简言之，感测信号USense可以允许评估DC-DC转换器104的输出电压与焊盘/引脚152处的电压之间的电压降。如果电压降超过临界值，则可以相应地调整由DC-DC转换器104提供的电流、电压和/或功率。
接下来，将解释控制装置108的特定功率限制特征：再次参考图1，控制装置108可以被配置用于向DC-DC转换器104中的每一个提供电压信号Ulimit作为另一个控制信号。所述电压信号Ulimit可以从表示要提供给所有DC-DC转换器104的预定义的最大功率的另一个电压信号Pmax导出。例如，电压信号Pmax可以指示限制电路100所允许的最大功率的预定水平。电压信号Pmax可以被提供给驱动器158，驱动器158在此基础上生成电压信号Ulimit。描述性地说，驱动器158用作信号分配器，以用于将最大功率定义信号分配给所有DC-DC转换器104。驱动器158输出适合于各个DC-DC转换器104的电压水平。
如已经提到的，控制装置108可以被配置用于控制DC-DC转换器104，使得所有DC-DC转换器104提供相同值的电输出电流Iout、例如2安培。然而，控制装置108也可以被配置用于控制DC-DC转换器104，使得DC-DC转换器104中的不同DC-DC转换器提供不同值的电输出电流Iout。例如，可以控制DC-DC转换器104的子集以输出比一个或多个其它DC-DC转换器104更高的电流。例如，一些DC-DC转换器104可以提供大于2安培的电流，以便补偿被外来颗粒154污染的不良电触点106。然而，当不同的DUT焊盘需要不同的电流水平时，控制不同的DC-DC转换器104以输出不同的电流水平也可能是有利的。
有利地，控制装置108被配置用于自动地调节DC-DC转换器104以限制电流、电压和/或功率，而无需用户的干预。因此，测试工程师在以完全自动化的方式执行测试时不必关心这种限制。
因此，图1示出了根据一个示例性实施例的基于高电流的多个DC-DC转换器的限制电路100。AC-DC转换器110向多个DC-DC转换器104给予恒定电压供应。DC-DC转换器104可以容易地并联叠置以给予更高的电流(提供可扩展性和模块化)。利用基于Ulimit的控制，可以调节提供给每个电触点106(例如针)的最大功率，以提高操作安全性。在一个实施例中，可以根据预定义的Itarget值自动地调整各个单个DC-DC转换器104的恒定电流输出。图1的实施例特别适合于高电流DC和脉冲测试。根据图1的限制电路100由于DC-DC转换器104的阵列而具有低功率损耗。例如，可以实现90％或更高的输入输出效率。
图2示出了根据图1的限制电路100的DC-DC转换器104的电路图。如图2中的附图标记108所示，控制装置108的一部分可以集成在所示的DC-DC转换器104中，而控制装置108的另一部分可以与DC-DC转换器104分开提供(参见图1中的附图标记108)。然而，本领域技术人员可以理解，图2仅是这种DC-DC转换器的构造的一个示例，许多替代方案也是可能的。图2中示出了各种信号，其可以被施加到DC-DC转换器104的不同端子并且与图1中的对应信号相关。
来自AC-DC转换器110的供电信号(在图1中表示为电输入直流电压UDCin)由图2中的相应的电输入电流Iin表示。基本上，所述电输入电流Iin被供应到驱动器芯片162的入口，驱动器芯片162可以是LED(发光二极管)驱动器集成电路。此外，控制信号Iset被提供给驱动器芯片162的另外的入口。驱动器芯片162的输出被提供给选择电阻器164，以用于选择最大电流值。描述性地说，驱动器芯片162和选择电阻器164的协作确保各电触点106处的电流不超过预定义阈值(例如2.5安培)。由此，提供了过电流保护。
通过选择电阻器164的电信号可以提供被供应到指定的电触点106的电输出电流Iout，如图1所示。此外，通过选择电阻器164的电信号还可以操作发光二极管166。
在下文中，将解释图2的DC-DC转换器104的功率损耗限制电路168的构造和操作：
通过选择电阻器164并且指示电输出电流Iout的上述电信号也可以被供应到功率损耗限制电路168的第一比较器170的第一入口。第一比较器170可以用作差分放大器。在第一比较器170的第二入口处，提供在DUT 102的电触点106中的一个电触点处感测的并且指示DUT 102的电压的感测信号USense。已经参考图1解释了感测信号USense。
第一比较器170将电输出电流Iout与感测信号USense进行比较，并且将所述比较的结果提供给功率损耗限制电路168的第二比较器172的第一入口。在第二比较器172的第二入口处，提供与要提供给所有DC-DC转换器104的最大功率(参见图1中的Pmax)相关的上述预定义电压信号Ulimit。在第二比较器172的出口处，提供所述第一比较器170的输出信号与Ulimit之间的所述比较的结果。第二比较器172可以用作积分放大器。
在第二比较器172的出口处的信号可以通过二极管176并由反馈回路174提供给施加有控制信号Iset的信号线。相应地，由功率损失限制电路168提供的反馈信号可以在特性上影响控制信号Iset。
特别地，如果由另外的比较器172执行的比较的结果指示需要限制，则反馈信号可以限制DC-DC转换器104的电输出电流Iout。例如，如果指定给DC-DC转换器104的电触点106正常工作，则二极管176具有高输出。然而，如果指定给DC-DC转换器104的电触点106不能正常工作(例如由于外来颗粒154的存在)，则二极管176具有低输出，从而由DC-DC转换器104提供给DUT 102的电信号受到限制。
利用根据图2的DC-DC转换器104的设计，可以获得高效率(例如90％或更高)。此外，根据图2的DC-DC转换器104的架构被证明适合于并联DC-DC模块架构。此外，高欧姆触点的故障容限和功率限制也被证明对于图2的配置是有利的。
图3示出了根据一个示例性实施例的测试器114的示意图，测试器114包括具有限制电路100(例如根据图1和图2实施)的电测试单元118和探测器116。
探测器116可以用作探针卡，并且可以经由电触点106(例如针)将电信号和/或电功率施加到DUT 102的一个或多个焊盘152(图3中示出了一个)。当前被测试的一个或多个DUT 102可以安装在支撑件160上。探测器116和/或支撑件160与一个或多个DUT 102一起然后可以移动而建立功能接触。
电测试单元118包括上述限制电路100并且与探测器116电耦合。因此，电测试单元118被配置用于向至少一个DUT 102提供电信号，并且用于接收和分析来自所述至少一个DUT的多个响应信号。
利用测试器114，可以在晶片级上测试作为DUT 102的多个半导体芯片。然而，测试器114也可以被配置用于测试作为DUT 102的多个分离的包封半导体芯片、例如模制封装体。特别地，可以通过执行诸如压力测试的高电流直流脉冲测试来测试作为DUT 102的碳化硅芯片。
应当注意，术语“包括”不排除其它要素或特征，并且“一个”或“一种”不排除多个。还可以组合针对不同实施例描述的要素。还应注意，附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤包括在其范围内。

Claims (20)

1.一种用于提供用于电测试至少一个被测器件(102)的受限电流和/或受限电压的限制电路(100)，其中，所述限制电路(100)包括：
多个直流-直流转换器(104)，其彼此并联连接，每个直流-直流转换器(104)被供给电输入直流电压(UDCin)，并且每个直流-直流转换器(104)被配置成用于提供经转换的电输出电流(Iout)，所述经转换的电输出电流(Iout)要被前送到用于接触所述至少一个被测器件(102)的电触点(106)中的指定一个；和
控制装置(108)，其被配置成用于控制所述直流-直流转换器(104)，以限制所述电输出电流(Iout)和/或与所述电输出电流(Iout)相关的电输出电压(Uout)。
2.根据权利要求1所述的限制电路(100)，其中，所述多个直流-直流转换器(104)中的每一个均被配置成用于提供恒定的经转换的电输出电流(Iout)。
3.根据权利要求1或2所述的限制电路(100)，其中，所述限制电路(100)包括交流-直流转换器(110)，所述交流-直流转换器(110)用于将电输入交流电压(UAC)转换成提供给所述多个直流-直流转换器(104)的电输入直流电压(UDCin)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述限制电路(100)包括电流-电压转换器(112)，所述电流-电压转换器(112)被配置成用于将指示由多个直流-直流转换器(104)提供的电输出电流(Iout，Iout，...)的总和的总实际电流转换成由控制装置(108)使用的电压水平(Isum)，以控制直流-直流转换器(104)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于向所述多个直流-直流转换器(104)供给控制信号(Iset)，所述控制信号(Iset)与由电压水平(Itarget)表示的所有电触点(106)的预定义的总目标电流有关。
6.根据权利要求5所述的限制电路(100)，其中，由所述电压水平(Itarget)表示的所述预定义的总目标电流为至少0.1安培、特别是至少10安培。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于向所述多个直流-直流转换器(104)供给控制信号(Iset)，所述控制信号(Iset)与由所述多个直流-直流转换器(104)提供的并且由电压水平(Isum)表示的总实际电流有关。
8.根据权利要求5和7所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于根据由电压水平(Itarget)表示的所有电触点(106)的预定义的总目标电流与由电压水平(Isum)表示的总实际电流之间的比较结果向所述多个直流-直流转换器(104)供给控制信号(Iset)。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于向直流-直流转换器(104)提供至少一个感测信号(USense)，所述至少一个感测信号(USense)是在所述至少一个被测器件(102)处感测的并且指示用于接触所述至少一个被测器件(102)的电触点(106)中的至少一个电触点处的电压。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于向所述直流-直流转换器(104)中的每一个提供从表示要提供给所有直流-直流转换器(104)的最大功率的另一个电压信号(Pmax)导出的电压信号(Ulimit)。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于控制所述直流-直流转换器(104)，以将电输出电压限制为不超过预定义的阈值电压值。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于控制所述直流-直流转换器(104)而使得所述直流-直流转换器(104)中的不同的直流-直流转换器(104)提供不同值的电输出电流(Iout)。
13.根据权利要求1-11中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于控制所述直流-直流转换器(104)而使得所有直流-直流转换器(104)提供相同值的电输出电流(Iout)。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于自动地调节所述直流-直流转换器(104)以限制所述电输出电流(Iout)，特别是在没有用户干预的情况下。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)的一部分集成在所述多个直流-直流转换器(104)中，并且所述控制装置(108)的另一部分与所述多个直流-直流转换器(104)分开提供。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的限制电路(100)，其中，所述控制装置(108)被配置成用于在所述直流-直流转换器(104)中的每一个中：
将相应的直流-直流转换器(104)的电输出电流(Iout)与在所述至少一个被测器件(102)的电触点(106)中的至少一个电触点处感测的并且指示所述至少一个被测器件(102)处的电压的感测信号(USense)进行比较；
进一步将所述比较的结果与和要提供给所有直流-直流转换器(104)的最大功率相关的预定义的电压信号(Ulimit)进行比较；和
如果进一步比较的结果指示需要限制，则限制相应的直流-直流转换器(104)的电输出电流(Iout)。
17.一种用于测试至少一个被测器件(102)的测试器(114)，其中，所述测试器(114)包括：
探测器(116)，其用于接触所述至少一个被测器件(102)，以测试所述至少一个被测器件(102)；和
电测试单元(118)，其包括根据权利要求1-16中任一项所述的限制电路(100)，并且与所述探测器(116)耦合，以用于向所述至少一个被测器件(102)提供电信号和用于接收和分析来自所述至少一个被测器件(102)的多个响应信号。
18.根据权利要求17所述的测试器(114)，其中，所述测试器(114)包括以下特征中的至少一个：
所述测试器(114)被配置成用于在晶片级上测试作为被测器件(102)的多个半导体芯片；
所述测试器(114)被配置成用于测试作为被测器件(102)的多个分离的包封半导体芯片。
19.一种限制用于电测试至少一个被测器件(102)的电流和/或电压的方法，其中，所述方法包括：
将多个直流-直流转换器(104)彼此并联连接；
为每个直流-直流转换器(104)提供电输入直流电压(UDCin)；
通过所述直流-直流转换器(104)生成经转换的电输出电流(Iout)，所述经转换的电输出电流(Iout)将前送到用于接触所述至少一个被测器件(102)的电触点(106)中的指定一个；和
控制所述直流-直流转换器(104)，以限制所述电输出电流(Iout)和/或与所述电输出电流(Iout)相关的电输出电压(Uout)。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法包括以下特征中的至少一个：
所述方法包括在晶片级上测试作为被测器件(102)的多个半导体芯片；
所述方法包括测试作为被测器件(102)的多个分离的包封半导体芯片；
所述方法包括测试作为被测器件(102)的碳化硅芯片；
所述方法包括执行高电流直流测试；
所述方法包括执行脉冲测试；
所述方法包括执行半导体晶体管芯片压力测试。
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