CN210442470U - 半导体测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体测试系统，包括CPU、电源模块、显示屏幕、TCP/IP网络模块、串口USB通信模块、数据存储器、可编程电压电流源、AD测量系统、多路复合分配模拟开关和设备接口，电源模块与CPU连接，显示屏幕与CPU连接，TCP/IP网络模块与CPU连接，串口USB通信模块与CPU连接，数据存储器与CPU连接，可编程电压电流源与CPU连接，AD测量系统与CPU连接，多路复合分配模拟开关与CPU连接、用于进行通道的选通及将可编程电压电流源的输出信号施加到被测芯片的引脚上，设备接口与CPU连接。本实用新型能使测试系统微型化、高度集成化、让用户使用更加方便快捷、测试时间快、能降低测试成本。

Description

半导体测试系统

技术领域

本实用新型涉及半导体测试领域，特别涉及一种半导体测试系统。

背景技术

半导体作为目前电子系统的主要核心部件，很多行业都离不开半导体芯片，尤其当今通信高度发达，物联网日益增长，电子技术深入到每个角落，但是半导体作为核心，必不可少。目前国家对半导体产业也越来越重视。所以半导体高新技术是以后技术力主要推进者。半导体芯片成品生产流程极为复杂，一颗很小的芯片，要经过很多工序生产出来，在生产的过程会有各种各样的问题，最终成品是否能正常工作，对品质要求越来越高的情况下，这就必须要有半导体测试设备来根据设计要求，模拟施加信号，测试输出结果，是否达到设计要求，就必须要每个芯片进行检测。同时对人才技术的要求也相当高。目前半导体测试系统较为庞大，成本较高，而且测试核心技术还是在国外。如何设计出高集成度、轻便简洁、能对各项指标进行严格测试、更方便用户操作的半导体测试系统，成为目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能使测试系统微型化、高度集成化、让用户使用更加方便快捷、测试时间快、能降低测试成本的半导体测试系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种半导体测试系统，包括CPU、电源模块、显示屏幕、TCP/IP网络模块、串口USB通信模块、数据存储器、可编程电压电流源、AD测量系统、多路复合分配模拟开关和设备接口，所述电源模块与所述CPU连接、用于提供供电电源，所述显示屏幕与所述CPU连接、用于显示人机对话界面，所述TCP/IP网络模块与所述CPU连接，所述串口USB通信模块与所述CPU连接、用于通过RS232接口和USB接口将所述半导体测试系统与上位机连接，所述数据存储器与所述CPU连接、用于存储测试程序及测试产生的数据，所述可编程电压电流源与所述CPU连接，所述AD测量系统与所述CPU连接、用于对被测芯片产生的输出信号和电特性信号进行测量，所述多路复合分配模拟开关与所述CPU连接、用于进行通道的选通及将所述可编程电压电流源的输出信号施加到所述被测芯片的引脚上，所述设备接口与所述CPU连接、用于与外界的分选机进行通讯。

在本实用新型所述的半导体测试系统中，所述电源模块包括第一熔断器、第一电容、第二电容、第一稳压芯片、第三电容和第五电容，所述第一熔断器分别与所述第一电容的正极、第二电容的一端和第一稳压芯片的输入引脚连接，所述第一稳压芯片的输出引脚分别与所述第三电容的正极、第五电容的一端和+5V电源连接，所述第一电容的负极、第二电容的另一端、第一稳压芯片的接地引脚、第三电容的负极和第五电容的另一端均接地。

在本实用新型所述的半导体测试系统中，所述电源模块还包括连接器、第二熔断器、第一整流桥、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第二稳压芯片、第三稳压芯片、第一电阻、第三熔断器、第二整流桥、第十电容和第十一电容，所述连接器的第一引脚与所述第二熔断器的一端连接，所述第二熔断器的另一端与所述第一整流桥的一个交流输入端连接，所述连接器的第二引脚与所述第一整流桥的另一个交流输入端连接，所述第一整流桥的正极输出端分别与所述第六电容的正极、第八电容的一端和第二稳压芯片的输入引脚连接，所述第二稳压芯片的输出引脚连接+15V电源，所述第六电容的负极分别与所述第七电容的正极、第八电容的另一端、第九电容的一端、第二稳压芯片的接地引脚和第三稳压芯片的接地引脚连接并接地，所述第一整流桥的负极输出端分别与所述第七电容的负极、第九电容的另一端和第三稳压芯片的输入端连接，所述第三稳压芯片的输出端连接-15V电源；

所述连接器的第三引脚与所述第一电阻的一端连接并接地，所述第一电阻的另一端接数字地，所述连接器的第四引脚与所述第三熔断器的一端连接，所述第三熔断器的另一端与所述第二整流桥的一个交流输入端连接，所述连接器的第五引脚与所述第二整流桥的另一个交流输入端连接，所述第二整流桥的正极输出端分别与所述第十电容的正极、第十一电容的一端和+5V电源连接，所述第二整流桥的负极输出端分别与所述第十电容的负极和第十一电容的另一端连接并接地。

在本实用新型所述的半导体测试系统中，所述第一稳压芯片的型号为7805DT，所述第二稳压芯片的型号为7815TV，所述第三稳压芯片的型号为MC79M15CT。

在本实用新型所述的半导体测试系统中，所述可编程电压电流源包括16位DA芯片。

在本实用新型所述的半导体测试系统中，所述CPU通过SPI总线与所述电源模块连接。

在本实用新型所述的半导体测试系统中，所述TCP/IP网络模块是一个100M带宽的网络硬件。

在本实用新型所述的半导体测试系统中，所述CPU采用STM系列芯片。

在本实用新型所述的半导体测试系统中，所述CPU的型号为STM2F4XXI2。

实施本实用新型的半导体测试系统，具有以下有益效果：由于设有CPU、电源模块、显示屏幕、TCP/IP网络模块、串口USB通信模块、数据存储器、可编程电压电流源、AD测量系统、多路复合分配模拟开关和设备接口，该半导体测试系统是一个微型测试系统，且是嵌入式半导体测试系统，高集成度，轻便简洁，各项指标进行严格测试，同时AD测量系统更方便用户操作，用户可以根据自身半导体产品进行测试程序的编写，同时将根据测试结果产生电信号，和自动分选机通讯，根据不同的结果产生不同的电平信号，以便分选机自动进行产品区分，本实用新型能使测试系统微型化、高度集成化、让用户使用更加方便快捷、测试时间快、能降低测试成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型半导体测试系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中半导体测试系统的总线结构示意图；

图3为所述实施例中CPU的第一部分的电路原理图；

图4为所述实施例中CPU的第二部分的电路原理图；

图5为所述实施例中CPU的第三部分的电路原理图；

图6为所述实施例中CPU的第四部分的电路原理图；

图7为所述实施例中电源模块的电路原理图；

图8为所述实施例中TCP/IP网络模块的电路原理图；

图9为所述实施例中可编程电压电流源的电路原理图；

图10为所述实施例中多路复合分配模拟开关的组合设计示意图；

图11为所述实施例中AD测量系统的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型半导体测试系统实施例中，该半导体测试系统的结构示意图如图1所示。图2为本实施例中半导体测试系统的总线结构示意图。如图1和图2所示，该半导体测试系统包括CPU1、电源模块2、显示屏幕3、TCP/IP网络模块4、串口USB通信模块5、数据存储器6、可编程电压电流源7、AD测量系统8、多路复合分配模拟开关9和设备接口10，其中，电源模块2与CPU1连接、用于提供供电电源，显示屏幕3与CPU连1接、用于显示人机对话界面，输入相关的生产信息。TCP/IP网络模块4与CPU1连接，具有TCP/IP网络联网功能。

串口USB通信模块5与CPU1连接、用于通过RS232接口和USB接口将半导体测试系统与上位机连接，数据存储器6与CPU1连接、用于存储测试程序及测试产生的数据，可编程电压电流源7与CPU1连接，AD测量系统8与CPU1连接、用于对被测芯片产生的输出信号和电特性信号进行测量，多路复合分配模拟开关9与CPU1连接、用于进行通道的选通及将可编程电压电流源7的输出信号施加到被测芯片的引脚上，设备接口10与CPU1连接、用于与外界的分选机进行通讯。

该半导体测试系统可以实时对测量数据的保存，以便问题分析。根据被测芯片的参数要求，进行测试程序编写，编写完成后存入数据存储器6。该半导体测试系统读取测试程序后，DA单元程序自动产生所需要的实际电压和电流。根据被测芯片的参数，对多路复合分配模拟开关9进行控制，将每个通道按照条件和被测芯片的引脚连接。施加电压电流，AD测量系统8进行测量，施加电流测电压，施加电压测电流。测试完成，CPU1根据测量结果和实际要求的参数进行对比，判断被测芯片的好与坏，同时要求设备接口产生相匹配的电平，与分选机进行通信。该半导体测试系统主要采用了串行SPI总线进行通讯，最高速率可达40MKBPS。如上各板卡之间进行的通讯说明。本实用新型能使测试系统微型化、高度集成化、让用户使用更加方便快捷、测试时间快、能降低测试成本。

图3为本实施例中CPU的第一部分的电路原理图；图4为本实施例中CPU的第二部分的电路原理图；图5为本实施例中CPU的第三部分的电路原理图；图6为本实施例中CPU的第四部分的电路原理图。CPU1是该半导体测试系统的大脑，负责各个单元的工作协调。对测试程序的编译执行，另外控制显示屏幕3的人机对话界面。最重要的功能是，CPU1通过SPI总线与电源模块2连接，通过SPI总线控制可编程的电源模块2，进行输出所需要的电信号，施加到被测芯片后，通过AD测量系统8反馈的测量结果，来判断被测芯片的好坏，根据判断结果，再输出不同信号给设备接口10，以便分选机进行自动分选。CPU1的内部包含自行开发的含有FREEROTOS的嵌入式系统以及测试系统。主要由C语言编写，采用硬件是ST公司的STM系列芯片，本实施例中，CPU1的型号为STM2F4XXI2。通过触摸屏和软件形成良好的人机界面，主要是通过软件开发和界面美化设计来实现的。

图7为本实施例中电源模块的电路原理图，图7中，该电源模块2包括第一熔断器F1、第一电容C1、第二电容C2、第一稳压芯片IC1、第三电容C3和第五电容C5，其中，第一熔断器F1分别与第一电容C1的正极、第二电容C2的一端和第一稳压芯片IC1的输入引脚连接，第一稳压芯片IC1的输出引脚分别与第三电容C3的正极、第五电容C5的一端和+5V电源连接，第一电容C1的负极、第二电容C2的另一端、第一稳压芯片IC1的接地引脚、第三电容C3的负极和第五电容C5的另一端均接地。

本实施例中，第一稳压芯片IC1的型号为7805DT，当然，在实际应用中，第一稳压芯片IC1也可以采用其他型号具有类似功能的稳压芯片。

本实施例中，该电源模块2还包括连接器J1、第二熔断器F2、第一整流桥B1、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第二稳压芯片IC2、第三稳压芯片IC3、第一电阻R1、第三熔断器F3、第二整流桥B2、第十电容C10和第十一电容C11，其中，连接器J1的第一引脚与第二熔断器F2的一端连接，第二熔断器F2的另一端与第一整流桥B1的一个交流输入端连接，连接器J1的第二引脚与第一整流桥B1的另一个交流输入端连接，第一整流桥B1的正极输出端分别与第六电容C6的正极、第八电容C8的一端和第二稳压芯片IC2的输入引脚连接，第二稳压芯片IC2的输出引脚连接+15V电源，第六电容C6的负极分别与第七电容C7的正极、第八电容C8的另一端、第九电容C9的一端、第二稳压芯片IC2的接地引脚和第三稳压芯片IC3的接地引脚连接并接地，第一整流桥B1的负极输出端分别与第七电容C7的负极、第九电容C9的另一端和第三稳压芯片IC3的输入端连接，第三稳压芯片IC3的输出端连接-15V电源。

连接器J1的第三引脚与第一电阻R1的一端连接并接地，第一电阻R1的另一端接数字地，连接器J1的第四引脚与第三熔断器F3的一端连接，第三熔断器F3的另一端与第二整流桥B2的一个交流输入端连接，连接器J1的第五引脚与第二整流桥B2的另一个交流输入端连接，第二整流桥B2的正极输出端分别与第十电容的正极、第十一电容的一端和+5V电源连接，第二整流桥的负极输出端分别与第十电容C10的负极和第十一电容C11的另一端连接并接地。

本实施例中，第二稳压芯片IC2的型号为7815TV，第三稳压芯片IC3的型号为MC79M15CT。当然，在实际应用中，第二稳压芯片IC2和第三稳压芯片IC3还可以采用其他型号具有类似功能的稳压芯片。

该电源模块2中，AC 220V输入，降压整流后，一路通过第一稳压芯片IC1稳压后输出+5V电源给各数字电路供电，另一路通过第二稳压芯片IC2和第三稳压芯片IC3后±15V电压给各模拟芯片，比如运放，多路复合分配模拟开关9等单元供电。

数据存储器6采用TF卡的并口数据传输模式，用户跟进PC端生成测试程序，将测试程序存入本数据存储器6，供该半导体测试系统生产用。另外，在生产过程中，数据存储器6需要每个被测芯片的测试数据，比如测试时间，测试产品的序列号，测试的电流电压结果等等信息，将这些信息写入到本数据存储器6，供给用户后续管理查找分析用。

图8为本实施例中TCP/IP网络模块的电路原理图。本实施例中，TCP/IP网络模块4是一个100M带宽的网络硬件，可以将该半导体测试系统分配IP地址，连接到制定的网络中，可以进行文件的下载和文件的实时上传等功能。

串口USB通信模块5主要是通过RS232接口和USB接口，将该半导体测试系统与上位机连接，进行数据通信，可以用上位机来操控该半导体测试系统。

图9为本实施例中可编程电压电流源的电路原理图，该可编程电压电流源7包括16位DA芯片U2。通过SPI总线通信，将数字信号转变成被测芯片所需要的模拟信号，输出精度相当高，另外模拟信号驱动部分主要采用4-20MA的传感器检测芯片，根据DA输出信号，将信号转变成正信号和负信号。输出精度可以达到0.1微安步进微调。相比较常规测试系统，本该可编程电压电流源7具有输出稳定，精度高，集成度高，各种自我保护功能完善，大大缩小测试系统的体积。

16位DA芯片U2采用TI公司XTR300系列芯片，本芯片包含了内部电流源电压源转换、镜像电流源、输出控制和过热过载保护，同时通过内部电路，进行同比例的电压电流镜像，可以精确的测量到负载端的电压电流变化，从而使该半导体测试系统的硬件电路更为简洁精密。

图10为本实施例中多路复合分配模拟开关的组合设计示意图。一般测量系统采用的是继电器或者直接采用电压电流的输出给被测芯片。本实施例中，经过精心设计，多路复合分配模拟开关9选择低阻的模拟开关芯片，具体是选取ANALOG公司的ADG1434系列芯片。对模拟开关芯片进行组合，组合成多路复合模拟开关。单刀双掷开关变成单刀三掷开关，对电压、电流、地线，三种信号进行分别选择施加给被测芯片。此设计方法可以进行对整个半导体测试系统的自检更为方便。根据测条件要求进行对各通道的选通，并将可编程电压电流源7的输出信号施加到被测芯片的引脚上，也是目前类似测试系统的创新点之一。

图11为本实施例中AD测量系统的电路原理图，图10中，AD测量系统8采用高转换率16位AD芯片，通过多路复合分配模拟开关9将信号施加到被测芯片后，被测芯片会产生相应的输出信号和相关的电特性信号，通过本AD测量系统8进行测量这些信号。测量完成后，将测量结果通过SPI总线传输给CPU1，CPU1可以根据测量结果进行分析比对。

设备接口10要是与外界的分选机进行通讯，主要通讯信号有SOT(开始测试信号)、EOT(测试结束信号)、BIN信号(测试结果信号，分不同的测试结果种类)。主要是设备与设备之间的通讯，主要组成为高速光耦隔离。

总之，本实用新型采用包含FREERTOS的嵌入式系统，进行半导体芯片的测试，并制造出完整设备，使系统微型化。采用TI公司的XTR300系列芯片进行应用，研制成可用于半导体测试的电压源和电流源。采用模拟开关芯片，设计单刀三掷，可用于测试系统的自检或者生产时的自检。本实用新型优选高品质高速度高技术含量的芯片，研发并自行用EDA软件制作电路原理。PCB电路板自行设计并出图。本实用新型能使测试系统微型化、高度集成化、让用户使用更加方便快捷、测试时间快、能降低测试成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半导体测试系统，其特征在于，包括CPU、电源模块、显示屏幕、TCP/IP网络模块、串口USB通信模块、数据存储器、可编程电压电流源、AD测量系统、多路复合分配模拟开关和设备接口，所述电源模块与所述CPU连接、用于提供供电电源，所述显示屏幕与所述CPU连接、用于显示人机对话界面，所述TCP/IP网络模块与所述CPU连接，所述串口USB通信模块与所述CPU连接、用于通过RS232接口和USB接口将所述半导体测试系统与上位机连接，所述数据存储器与所述CPU连接、用于存储测试程序及测试产生的数据，所述可编程电压电流源与所述CPU连接，所述AD测量系统与所述CPU连接、用于对被测芯片产生的输出信号和电特性信号进行测量，所述多路复合分配模拟开关与所述CPU连接、用于进行通道的选通及将所述可编程电压电流源的输出信号施加到所述被测芯片的引脚上，所述设备接口与所述CPU连接、用于与外界的分选机进行通讯。

2.根据权利要求1所述的半导体测试系统，其特征在于，所述电源模块包括第一熔断器、第一电容、第二电容、第一稳压芯片、第三电容和第五电容，所述第一熔断器分别与所述第一电容的正极、第二电容的一端和第一稳压芯片的输入引脚连接，所述第一稳压芯片的输出引脚分别与所述第三电容的正极、第五电容的一端和+5V电源连接，所述第一电容的负极、第二电容的另一端、第一稳压芯片的接地引脚、第三电容的负极和第五电容的另一端均接地。

3.根据权利要求2所述的半导体测试系统，其特征在于，所述电源模块还包括连接器、第二熔断器、第一整流桥、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第二稳压芯片、第三稳压芯片、第一电阻、第三熔断器、第二整流桥、第十电容和第十一电容，所述连接器的第一引脚与所述第二熔断器的一端连接，所述第二熔断器的另一端与所述第一整流桥的一个交流输入端连接，所述连接器的第二引脚与所述第一整流桥的另一个交流输入端连接，所述第一整流桥的正极输出端分别与所述第六电容的正极、第八电容的一端和第二稳压芯片的输入引脚连接，所述第二稳压芯片的输出引脚连接+15V电源，所述第六电容的负极分别与所述第七电容的正极、第八电容的另一端、第九电容的一端、第二稳压芯片的接地引脚和第三稳压芯片的接地引脚连接并接地，所述第一整流桥的负极输出端分别与所述第七电容的负极、第九电容的另一端和第三稳压芯片的输入端连接，所述第三稳压芯片的输出端连接-15V电源；

所述连接器的第三引脚与所述第一电阻的一端连接并接地，所述第一电阻的另一端接数字地，所述连接器的第四引脚与所述第三熔断器的一端连接，所述第三熔断器的另一端与所述第二整流桥的一个交流输入端连接，所述连接器的第五引脚与所述第二整流桥的另一个交流输入端连接，所述第二整流桥的正极输出端分别与所述第十电容的正极、第十一电容的一端和+5V电源连接，所述第二整流桥的负极输出端分别与所述第十电容的负极和第十一电容的另一端连接并接地。

4.根据权利要求3所述的半导体测试系统，其特征在于，所述第一稳压芯片的型号为7805DT，所述第二稳压芯片的型号为7815TV，所述第三稳压芯片的型号为MC79M15CT。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的半导体测试系统，其特征在于，所述可编程电压电流源包括16位DA芯片。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的半导体测试系统，其特征在于，所述CPU通过SPI总线与所述电源模块连接。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的半导体测试系统，其特征在于，所述TCP/IP网络模块是一个100M带宽的网络硬件。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的半导体测试系统，其特征在于，所述CPU采用STM系列芯片。

9.根据权利要求8所述的半导体测试系统，其特征在于，所述CPU的型号为STM2F4XXI2。

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