CN210072000U

CN210072000U - 一种集成电路io特性智能测试仪

Info

Publication number: CN210072000U
Application number: CN201920404064.6U
Authority: CN
Inventors: 高源�; 刘一清; 毛雨阳; 周家辉
Original assignee: East China Normal University
Current assignee: East China Normal University
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2029-03-28

Abstract

本实用新型公开了一种集成电路IO特性智能测试仪，其特点是该测试仪由单片机、可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块组成，将待检测芯片串接在继电器模块和电流检测模块之间，对芯片的ESD二极管进行性能检测，所述单片机与可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块连接；所述电流检测模块与可调电源模块连接；所述继电器模块采用117路继电器连接八个4转16译码器。本实用新型与现有技术相比具有测试误差小，防止信号串扰，有效避免电源倒灌，测试方便，降低测试过程中误操作对芯片造成的危害。

Description

一种集成电路IO特性智能测试仪

技术领域

本实用新型涉及集成电路测试技术领域，尤其是一种通过控制继电器通断检测集成电路各IO特性的智能测试仪。

背景技术

集成电路中，随着工艺尺寸的不断减小，芯片工作速度的增加，芯片的引脚越来越多，其间距越来越小。各引脚的信号连续性，电路的电源完整性等设计水平直接影响系统的整体性能。静电放电是造成所有元器件或集成电路系统造成过度电应力破坏的主要原因，同时由于器件的减小，PN结结深变浅，硅化物的引入，使得ESD静电击穿极易发生。应对ESD静电现象除测试时屏蔽静电，改变硬件布局外，芯片制造时一般会在芯片引脚内部设置二极管。

集成电路无论测试电源完整性、信号连续性、二极管是否工作正常，均需要通过测试IO特性曲线来评测性能。测试IO曲线一般采用点触式接触测量，随着集成电路越来越复杂的工艺发展，对于一些封装后引脚不易测量以及对一些引脚较多的芯片，人工点触式测量往往工作量巨大，难度上升，且容易疏漏，测试存在误差等。另外ESD二极管导通电压较小，需要两端加0-1V可变电源进行测量IV特性曲线。现有技术的可调电源无法做到接近0V输出，如果采用两边抬高电压制造1V电压差,又会产生电流倒灌的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种集成电路IO特性智能测试仪，采用程控117路继电器通断与单片机DAC控制的可调电源，将电流检测芯片输出的瞬态电流与ESD二极管两侧电压与标准特性曲线比对，通过外接LCD显示屏显示，判断芯片各引脚间的二极管是否连接与工作正常，结构简单，测试方便、安全、可靠，灵敏度高，输出电源调节方便、灵活，有效防止电流倒灌，提高测试精度，实现全自动操作，替代人工点触式测量的人力浪费以及避免引脚疏漏与操作误差等，尤其适用于各类芯片的封装电路，在集成电路芯片的ESD二极管检测中具有较强的实用价值。

本实用新型的目的是这样实现的：一种集成电路IO特性智能测试仪，其特点是该测试仪由单片机、可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块组成，将待检测芯片串接在继电器模块和电流检测模块之间，对待检测芯片的ESD二极管进行性能检测，所述单片机各引脚分别与可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块连接；所述电流检测模块与可调电源模块连接。

所述继电器模块由117路继电器连接八个4转16译码器组成。

所述单片机采用STM32f767型单片机。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)在选通芯片中IO时，选用继电器而非模拟开关，即仅用纯机械连接方式构成回路，有效防止信号串扰。

(2)测量IO特性时，需要两端加0～1V可变电源进行测量IV特性曲线，可调电源无法做到接近0V输出，如果采用两边抬高电压制造1V电压差，又会产生电流倒灌的问题，在二极管一端施加1.5～2.5v电压，另一段施加1.5v电压的方式，使二极管两段等效压差为0～1v，同时使用既可吸电流又可灌电流的tps51200芯片输出1.5v电平，有效避免电源倒灌，且实现相对0～1V输出。

(3)对于不同封装不同引脚的芯片，只需更改待测芯片的底座与继电器的连线以及配套部分代码，即可方便测试。

(4)采用触摸屏与全自动的算法，可以轻松，快速，准确的完成测量，并通过显示屏进行结果展示，有效降低人工成本与测试误差。

(5)测试工作时，待测芯片不需要供电，若为直插型芯片则不需要焊接，有效保降低测试过程中误操作对芯片造成的危害。

(6)可通过按键实现系统复位，方便安全。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型运用示意图；

图3为可调电源模块的1.5～2.5V可调电源电路图；

图4为电流检测模块电路图；

图5为三级继电器交换网络电路图；

图6为正向测量示意图；

图7为反向测量示意图；

图8为继电器电路图。

具体实施方式

参阅附图1，本实用新型由单片机1、可调电源模块2、LCD触摸显示模块3、继电器模块4和电流检测模块5组成，所述单片机1的各引脚分别与可调电源模块2、LCD触摸显示模块3、继电器模块4和电流检测模块5连接；所述继电器模块4由117路继电器连接八个4转16译码器组成；所述电流检测模块5与可调电源模块2连接；所述单片机1采用STM32f767型单片机。

下面以M4A芯片的测试为例，对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

参阅附图2，将待检测芯片(M4A)6串接在继电器模块4和电流检测模块5之间，且以单片机1为控制核心，对待检测芯片6中所有ESD二极管进行性能检测，其中可调电源模块2受单片机1控制输出1.5～2.5V电压，同时输出1.5V固定电压，两电压连接到待检测芯片6的ESD二极管两侧，构成0～1V压差。继电器模块4在M4A芯片6的测试中包含两部分：由于M4A芯片6引脚较多，采用八个4转16译码器，较好的解决了单片机1控制引脚不够的难题。程控117路继电器的通断，在待检测芯片6未上电时，构成各引脚间的ESD二极管左右回路，待检测芯片6为133脚直插封装，在系统板上有芯片底座，测试时插上即可，对待检测芯片6无焊接等损伤。电流检测模块5采用lmp8603芯片配合电阻进行电流测量，测量结果通过电压输出，经STM32的一路ADC脚读入进行比较，最后通过LCD触摸显示模块3展示测试结果。LCD触摸显示模块3用于用户测试时交互，包括：芯片信息、开始测试、暂停测试、停止测试、选择区间测试、当前测试进度以及测试结果的显示，上述各功能模块均可单独工作，关闭或拆下互不干扰。

参阅附图3，所述可调电源模块2由1.5V固定电源和1.5～2.5V可调电源组成，即直流电压转换模块DCDC与电阻R₁～R₃连接的单片机1，电阻R₁～R₃的一端与直流电压转换模块DCDC的FB引脚并接；电阻R₁的另一端与直流电压转换模块DCDC的OUTPUT引脚连接；电阻R₂的另一端与单片机1的DAC引脚连接；电阻R₃的另一端接地。可调电源模块2通过单片机1的DAC改变直流电压转换模块DCDC的FB处电压，产生电压1.5～2.5V可调电压，其电压由下述(a)和(b)式计算：

在1.5～2.5V可调电压中，电阻值经计算可取R₁＝R₂＝R₃＝10K，由于待检测芯片6中的ESD二极管导通电压较小，需要在两端加0～1V可变电源进行测量IV特性曲线。现有技术的可调电源无法做到接近0V输出，如果采用两边抬高电压制造1V电压差，又会产生电流倒灌的现象。本实用新型采用在二极管一端施加1.5～2.5v电压，另一端施加1.5v电压的方式，使二极管两段等效压差为0～1V，使用既可吸电流又可灌电流的tps51200芯片输出1.5v电平，较好解决了两电源的倒灌问题。

参阅附图4，将1脚与8脚串入待测电路中间，8脚进，1脚出，同时在1脚与8脚间串联电阻Rx，其两端并联一个电容，用于滤波。LMP8603芯片通过检测电阻Rx两端的电压值，将所测得电压值按放大倍数放大后通过LMP8603芯片5脚输出，输出值直接连接单片机1的ADC，将模拟数据转换为数字，进行下一步处理。LMP8603芯片中的offset控制偏移约束，在此处将其接到3.3V处即可，LMP8603芯片的3脚4脚用于控制放大倍数，当其过电容再接地时，LMP8603可放大100倍。

本实用新型是这样进行芯片检测的：将可调电源模块2与待检测芯片6连接，电流检测模块5采用电流检测芯片lmp8603与单片机1连接，在电流测量端输入与输出分别接1.5V与1.5～2.5V可调电压，产生0～1V相对电压降。电流检测芯片lmp860的输出端输出给芯片STM32的ADC端，从而测量数字微镜芯片(M4A)防止ESD现象而设置的二极管，在两端相对0～1V变化电压下，比对相应IV特性曲线，以确定待检测芯片6中所有二极管是否全部工作在正常状态。

参阅附图5，由于待检测芯片6中201个ESD二极管存在9种分布方式，本实施例采用三级继电器交换网络的连接方式，设计117个继电器在STM32控制下构成不同回路，再应用电流检测芯片用以检测IV曲线。由于待检测芯片6的引脚较多，采用4转16译码器可以解决单片机1控制引脚不够的难题。继电器模块4由包括117路继电器与八个4转16译码器组成，其中四个三级控制继电器用以选择正向和反向测量二极管，分别为附图5所示的M、X、N、Y四个，正向测量时连通X与Y继电器，反向测量时连通M与N继电器；其中5个二级控制继电器用以控制选择普通IO、电源和GND，以及选择测量LVDS或ESD二极管，分别为附图5所示的A->B1；D->B2；D->C；1.5V->C；B1->B2，根据待测芯片的内部需测量的不同连接进行选择，其余为一级继电器，用以控制待检测芯片6各个引脚连通与否。

参阅附图6，在待检测芯片6中的ESD二极管测试时：DATA_3_p与3P3之间设有二极管，正极连IO₄处，负极连3P₃处，那么测量其正向特性时：连通1.5～2.5V电源与D间继电器Y，D与B2间继电器,B2与B1间继电器,B1与DATA_3_p间继电器,引脚3P3与A间继电器以及A与1.5V间继电器X，即可构成该二极管左右0～1V的电压差，并进行电流测量。

参阅附图7，测量其反向特性时：其余继电器同正向连接，X、Y断开，连通M和N，进行电流测量。

参阅附图8，所述继电器模块4采用包括117路继电器与八个4转16译码器，由于待检测芯片6引脚较多，采用4转16译码器解决单片机1控制引脚不够的难题。程控117路继电器通断，构成待检测芯片6未上电时，各引脚间的ESD二极管左右回路。采用继电器而非模拟开关，旨在采用纯机械方式进行电路的连接断开，有效防止信号串扰。当单片机1无输出或输出低电平时，NPN三极管集电极与发射极断开，继电器没有供电，此时不工作，Relay_OUT与Relay_IN引脚断开；当单片机1输出一个高电平，使得NPN三极管集电极与发射极接通，此时继电器中的地接通，接通后继电器内部构成工作通路，内部电感线圈工作将开关吸起闭合，使得附图8中Relay_OUT与Relay_IN引脚连通，进一步构成外部电路通断，附图8中所示二极管D用于继电器关断后释放继电器内部电感线圈储存的电能。

以上只是对本实用新型作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims

1.一种集成电路IO特性智能测试仪，其特征在于该测试仪由单片机、可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块组成，将待检测芯片串接在继电器模块和电流检测模块之间，对待检测芯片的ESD二极管进行性能检测，所述单片机各引脚分别与可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块连接；所述电流检测模块与可调电源模块连接。

2.根据权利要求1所述集成电路IO特性智能测试仪，其特征在于所述继电器模块由117路继电器连接八个4转16译码器组成。

3.根据权利要求1所述集成电路IO特性智能测试仪，其特征在于所述单片机采用STM32f767型单片机。