CN211148835U - 一种开短路反向测试电路及图像传感器芯片测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电子检测领域，提供了一种一种开短路反向测试电路及图像传感器芯片测试装置，该电路包括：可调恒流源模块、电压采集模块、DAC模块、ADC模块及MCU模块，MCU模块控制可调恒流源模块生成反向测试负电流，并将其加载在DUT引脚，同时令DUT的接地引脚接地，电压采集模块采集DUT引脚电压，并通过ADC模块反馈至MCU模块判断DUT引脚内的ESD二极管是否存在开短路，输出开短路测试结果。本实用新型不改变芯片的接地端接地，直接在DUT引脚施加负电流，使各芯片保持了原有的最短走线接地，抑制了噪声及电磁干扰造成的地电位波动，从而保持测试电压的稳定，大幅提高了测试准确性。

Description

一种开短路反向测试电路及图像传感器芯片测试装置

技术领域

本实用新型属于电子检测领域，尤其涉及一种开短路反向测试电路及图像传感器芯片测试装置。

背景技术

随着手机、电脑等消费类电子的飞速发展和强劲的市场需求，以及新兴的智能物联网行业的推广与发展，以图像传感器芯片为核心部件的摄像头应用领域和市场需求在不断扩大，摄像头已经不仅仅是应用在智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机、安防、视频监控领域，同时正逐渐被广泛的应用到无人机、汽车电子及医疗影像等领域。随着智能手机多摄像头的大规模应用，自动驾驶、辅助驾驶技术的日趋成熟，人工智能时代带来更多的新兴科技产品，将会使得图像传感器芯片需求呈现爆炸式增长。

摄像头所依托产品的不断推层出新，新型摄像头产品的种类在不断增多、细分，对产品的质量要求越来越高，图像传感器芯片、摄像头模组厂商对其生产测试设备的测试结果一致性、可靠性、稳定性、易用性、测试效率不断提出新需求。例如：图像传感器芯片、摄像头模组在生产制造过程中，提出了共地线的情形下如何更高效、便捷的进行开短路测试的新需求。

开短路测试包含开路测试和短路测试。开路测试用于检查集成电路芯片或者电路模块的引脚是否连接正常，如集成电路生产过程中的Wafer(晶圆) 测试，通过开路测试检查金线邦定是否正常；或者集成电路芯片焊接到线路板后的电路模块，通过开路测试检查芯片引脚和PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)焊盘是否可靠连接。短路测试通常用于检查集成电路芯片或者电路模块的引脚之间是否短路，如集成电路芯片焊接到线路板后，焊盘之间是否存在短路。

一般来说芯片的每个引脚内部都包括至少一个ESD(Electro-Static discharge，静电放电)二极管作为泄放或保护电路，该ESD二极管的阴极连接DUT(Device Under Test，被测器件)引脚，该ESD二极管的阳极接地。现有技术在对DUT引脚进行开短路测试时，通常将ESD二极管的接地端断开，施加正电压，并将DUT引脚端接地，测试ESD二极管的 PN结的导通压降是否正常，来判断DUT引脚的开短路状态。

然而，当被测芯片或电路模块的地和设备地等连接在一块时，现有测试方案由于无法向ESD二极管的接地端施加正电压，会导致测试异常。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种开短路反向测试电路及图像传感器芯片测试装置，旨在解决现有开短路测试在被测芯片或电路模块的地和设备地等连接在一块时，受器件间共地以及器件与设备共地的影响，导致测试结果不准确的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种开短路反向测试电路，与DUT 连接，所述电路包括：

生成反向测试电流的可调恒流源模块，所述反向测试电流为负电流；

采集施加所述反向测试电流后的DUT引脚电压的电压采集模块，所述 DUT的接地引脚接地；

调节所述反向测试电流的输出幅度的DAC模块；

将采集到的DUT引脚电压转换为数字测试信号的ADC模块；

根据用户需求设置所述反向测试电流幅度，并根据所述数字测试信号判断DUT引脚内的ESD二极管是否存在开短路，输出开短路测试结果的MCU 模块；

每一DUT引脚同时与一组可调恒流源模块的输出端和电压采集模块的输入端连接，所述DAC模块的输入端与所述MCU模块的输出端连接，所述 DAC模块的输出端与可调恒流源模块的输入端连接，所述ADC模块的输入端与电压采集模块的输出端连接，所述ADC模块的输出端与所述MCU模块的输入端连接。

进一步地，所述电路与多个DUT连接，包括：多个可调恒流源模块和多个电压采集模块；

多个DUT引脚分别与多组可调恒流源模块和电压采集模块对应连接，每一DUT引脚同时与一组可调恒流源模块的输出端和电压采集模块的输入端连接，所述DAC模块的多个输入端分别与所述MCU模块的多个输出端连接，所述DAC模块的多个输出端分别与多个可调恒流源模块的输入端连接，所述ADC模块的多个输入端分别与多个电压采集模块的输出端连接，所述 ADC模块的多个输出端分别与所述MCU模块的多个输入端连接。

更进一步地，所述可调恒流源模块包括：

第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、滑动变阻器R2、电阻R4、电阻R5、电阻R6及电阻R10；

所述第一运算放大器的正向输入端为可调恒流源模块的输入端，所述第一运算放大器的输出端同时与所述滑动变阻器R2的一端、所述第二运算放大器的正向输入端连接，所述滑动变阻器R2的另一端为所述可调恒流源模块的输出端与所述第三运算放大器的正向输入端连接，所述第二运算放大器的反向输入端同时与所述第二运算放大器的输出端和所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端通过所述电阻R10接地，所述电阻R4的另一端还与所述第四运算放大器的正向输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第四运算放大器的反向输入端还通过所述电阻R6与所述第四运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的反向输入端还通过所述电阻R5与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端还与所述第三运算放大器的反向输入端连接。

更进一步地，所述电压采集模块包括：

第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、电阻R8、电阻 R9、电阻R11、电阻R12；

所述第五运算放大器的正向输入端为所述电压采集模块的输入端，所述第五运算放大器的反向输入端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第五运算放大器的输出端还通过所述电阻R8与所述第七运算放大器的正向输入端连接，所述第七运算放大器的正向输入端通过所述电阻R12接地，所述第七运算放大器的输出端为所述电压采集模块的输出端通过所述电阻R11与所述第七运算放大器的反向输入端连接，所述第七运算放大器的反向输入端还通过所述电阻R9与所述第六运算放大器的输出端连接，所述第六运算放大器的正向输入端接地，所述第六运算放大器的反向输入端与所述第六运算放大器的输出端连接。

更进一步地，所述MCU模块基于ARM处理器构建。

本实用新型实施例的另一目的在于，提供一种包括上述开短路反向测试电路的图像传感器芯片测试装置。

本实用新型实施例不改变芯片的接地端接地，直接在DUT引脚施加负电流，使各芯片保持了原有的最短走线接地，抑制了噪声及电磁干扰造成的地电位波动，从而保持测试电压的稳定，大幅提高了测试准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的开短路反向测试电路的结构图；

图2为本实用新型一优选实施例提供的开短路反向测试电路的结构；

图3为本实用新型一优选实施例提供的开短路反向测试电路的示例电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型实施例不改变芯片的接地端接地，直接在DUT引脚施加负电流，使各芯片保持了原有的最短走线接地，抑制了噪声及电磁干扰造成的地电位波动，从而保持测试电压的稳定，大幅提高了测试准确性。

图1示出了本实用新型实施例提供的开短路反向测试电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

作为本实用新型一实施例，该开短路反向测试电路可以应用于图像传感器芯片测试仪中，对图像传感器芯片或摄像头模组进行开短路测试，也可以对晶圆上的数千颗芯片进行批量并行测试。

作为本实用新型一实施例，该开短路反向测试电路，与DUT连接，包括：

可调恒流源模块11，用于生成反向测试电流，该反向测试电流为负电流；

电压采集模块12，用于采集施加反向测试电流后的DUT引脚电压；

DAC(Digital to analog converter，数模转换)模块13，用于调节反向测试电流的输出幅度；

ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换)模块14，用于将采集到的DUT引脚电压转换为数字测试信号；

MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)模块15，用于根据用户需求设置反向测试电流幅度，并根据数字测试信号判断DUT引脚内的ESD二极管是否存在开短路，输出开短路测试结果；

每一DUT引脚同时与一组可调恒流源模块11的输出端和电压采集模块 12的输入端连接，DAC模块13的输入端分别与MCU模块15的输出端连接， DAC模块13的输出端分别与可调恒流源模块11的输入端连接，ADC模块 14的输入端与电压采集模块12的输出端连接，ADC模块14的输出端与MCU 模块15的输入端连接。

在本实用新型实施例中，MCU模块15通过DAC模块13控制可调恒流源模块11生成负的反向测试电流。令DUT的接地引脚接地，在可调恒流源模块11向DUT引脚施加反向测试电流后，通过电压采集模块12采集DUT 引脚电压。MCU模块15通过ADC模块14识别DUT引脚上的电压来判断该引脚内二极管的压降是否正常，从而确定该DUT引脚的开短路状态，输出开短路测试结果。

其中，反向测试电流的幅度可以参考DUT的用户手册得到ESD二极管的标准压降范围通过MCU模块15进行设置，并通过DAC模块13以及调节电压采集模块12中的运放倍数来调节。

在本实用新型实施例中，MCU模块15可以采用独立的单片机也可以复用图像传感器芯片测试仪中的ARM处理器。

本实用新型实施例由于不改变芯片的接地端接地，而是直接在DUT引脚施加负电流，使各芯片保持了原有的最短走线接地，抑制了噪声及电磁干扰造成的地电位波动，从而保持测试电压的稳定，大幅提高了测试准确性。

在实际测试中，可以采用一组可调恒流源模块11和电压采集模块12依次对同一芯片的不同引脚进行串行测试。

但随着电路模块集成的芯片越来越多，例如新型手机摄像头通常集成三颗及以上的图像传感器芯片，或者在芯片的晶元测试阶段，一块晶元集成数千个独立的芯片，需要进行批量测试。且多个芯片的地通常连在一起，将ESD二极管的接地端断开需要将测试主板做同步处理，此时，做串行开短路测试效率低，做并行开短路测试则会由于任一个短路引脚拉底正电压，导致其他DUT引脚的测试结果不准确。

因此，作为本实用新型一优选实施例，还可以针对多个芯片进行并行开短路测试，或在同一芯片进行串行测试的同时，对多个芯片进行并行开短路测试。

图2示出了本实用新型一优选实施例提供的开短路反向测试电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

具体地，该开短路反向测试电路，与多个DUT连接，包括多组可调恒流源模块11和电压采集模块12；

多个DUT引脚分别与多组可调恒流源模块11和电压采集模块12对应连接，每一DUT引脚同时与一组可调恒流源模块11的输出端和电压采集模块12的输入端连接，DAC模块13的多个输入端分别与MCU模块15的多个输出端连接，DAC模块13的多个输出端分别与多个可调恒流源模块11的输入端连接，ADC模块14的多个输入端分别与多个电压采集模块12的输出端连接，ADC模块14的多个输出端分别与MCU模块15的多个输入端连接。

在进行批量并行测试时，需要同时对多个DUT引脚进行测试，本实用新型实施例采用一个可调恒流源模块11、一个电压采集模块12对应连接一个DUT引脚，同时向DUT1、DUT2...DUTn引脚施加负电流，并且不需要改变多个芯片或多个DUT引脚共地的状态，特别是在芯片与设备共地时，均可以通过直接在DUT引脚施加反向测试负电流，使DUT引脚内的ESD二极管导通，再通过电压采集模块12采集DUT引脚上的电压来判断二极管的压降是否正常，从而确定该DUT引脚的开短路状态。实现每个引脚均能独立测试，互不影响。

值得强调的是，现有技术在针对小电流测试，特别是毫安级的测试电流，由于多个器件间共地走线不可避免地环绕排布，导致在测试时，由于断开共地端，并在共地端加载正电压，而使DUT引脚接地后，各个DUT引脚实际电压并不是绝对的地，而是含有各种噪声、电磁干扰形成的波动的地电位，这个噪声、及电磁干扰的影响对小信号来讲影响巨大，会大幅影响测试结果的准确性。

而本实用新型实施例正是针对小信号测试，特别是毫安级及以下的测试电流，由于不改变芯片的共地端，直接在DUT引脚施加负电流，使各芯片保持了原有的最短走线接地，抑制了地电位波动，从而大幅提高了测试准确性，并且各个测试引脚间均为独立测试，避免了短路引脚对整体测试的影响，因此全面提升了开短路测试的准确性。

图3示出了本实用新型实施例提供的开短路反向测试电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

作为本实用新型一优选实施例，可调恒流源模块11包括：

第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、滑动变阻器R2、电阻R4、电阻R5、电阻R6及电阻R10；

第一运算放大器U1的正向输入端为可调恒流源模块11的输入端，第一运算放大器U1的输出端同时与滑动变阻器R2的一端、第二运算放大器U2 的正向输入端连接，滑动变阻器R2的另一端为可调恒流源模块11的输出端与第三运算放大器U3的正向输入端连接，第二运算放大器U2的反向输入端同时与第二运算放大器U2的输出端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端通过电阻R10接地，电阻R4的另一端还与第四运算放大器U4的正向输入端连接，第四运算放大器U4的输出端与第一运算放大器U1的反向输入端连接，第四运算放大器U4的反向输入端还通过电阻R6与第四运算放大器 U4的输出端连接，第四运算放大器U4的反向输入端还通过电阻R5与第三运算放大器U3的输出端连接，第三运算放大器U3的输出端还与第三运算放大器U3的反向输入端连接。

在本实用新型实施例中，MCU模块15设定DAC模块13的输出电压，该电压施加到运算放大器U1的同相输入，第二运算放大器U2、第三运算放大器U3将电阻R2上的电流转换为电压V＝I_Foce*R2，其中I_Foce为反向测试电流。该电压通过第四运算放大器U4施加到第一运算放大器U1的反相输入端。通过DAC模块13的输出电压调节可调恒流源模块11中运放的空载电压，即开路电压的最大值。通过电阻R2调节开短路测试电流，该电流 I_Foce＝Udac/R2，其中Udac为DAC模块13的输出电压。

作为本实用新型一优选实施例，电压采集模块12包括：

第五运算放大器U5、第六运算放大器U6、第七运算放大器U7、电阻 R8、电阻R9、电阻R11、电阻R12；

第五运算放大器U5的正向输入端为电压采集模块12的输入端，第五运算放大器U5的反向输入端与第五运算放大器U5的输出端连接，第五运算放大器U5的输出端还通过电阻R8与第七运算放大器U7的正向输入端连接，第七运算放大器U7的正向输入端通过电阻R12接地，第七运算放大器U7 的输出端为电压采集模块12的输出端通过电阻R11与第七运算放大器U7的反向输入端连接，第七运算放大器U7的反向输入端还通过电阻R9与第六运算放大器U6的输出端连接，第六运算放大器U6的正向输入端接地，第六运算放大器U6的反向输入端与第六运算放大器U6的输出端连接。

在本实用新型实施例中，电压采集模块12采集DUT引脚的电压V_Sense。该电压通过ADC模块14传输给MCU模块15，MCU模块15根据DUT引脚的电压V_Sense的电压判断DUT的内部二极管是否有开路或者短路问题，如果采集电压V_Sense小于DUT内置二极管的压降，则判定为短路状态，如果采集电压V_Sense为I_Foce的空载电压，则判定为开路状态。并且，MCU模块15还可以统计批量测试芯片引脚的良率，并向服务器或上位机输出测试数据，建立数据档案。

举例说明，测试时，保持芯片接地引脚接0伏(或接地)，再给每个DUT 引脚施加给一个100uA到500uA的负电流，当然该负电流的输出幅度可通过 MCU模块15和DAC模块13调节，当DUT引脚端的电压大于二极管的导通电压时，那么DUT引脚内的ESD二极管中会生成一个从地流向测试端的一个电流，并产生一个PN结的压降，一般为0.7伏左右，我们一般设上限为1.5伏，下限为0.2伏，大于1.5伏判断为开路测试不良，小于0.2伏判断为短路测试不良，即开短路测试。

本实用新型实施例的另一目的在于，提供一种包括上述开短路反向测试电路的图像传感器芯片测试装置。图像传感器芯片测试装置可以在成像功能测试前对被测图像传感器芯片进行开短路测试，以及时筛除不良产品，提高测试效率。

本实用新型实施例在多个DUT共地的情况下，保持芯片或电路模块的接地端接地，在DUT引脚端施加负电流使芯片内ESD二极管导通，再采集 DUT引脚上的电压来判断二极管的压降是否正常，从而实现开短路的反向并行测试，使各芯片保持了原有的最短走线接地，抑制了地电位波动，从而大幅提高了测试准确性，且各个测试引脚间均为并行独立测试，避免了短路引脚对整体测试的影响，全面提升了开短路测试的准确性及测试效率。并且在DUT与测试设备共地的情况下也可以实现开短路测试，适用于不同的DUT，测试范围广、兼容性好，提升产品生产效率和出货良率。

以上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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开短路反向测试电路，与DUT连接，其特征在于，所述电路包括：

生成反向测试电流的可调恒流源模块，所述反向测试电流为负电流；

采集施加所述反向测试电流后的DUT引脚电压的电压采集模块，所述DUT的接地引脚接地；

调节所述反向测试电流的输出幅度的DAC模块；

将采集到的DUT引脚电压转换为数字测试信号的ADC模块；

根据用户需求设置所述反向测试电流幅度，并根据所述数字测试信号判断DUT引脚内的ESD二极管是否存在开短路，输出开短路测试结果的MCU模块；

每一DUT引脚同时与一组可调恒流源模块的输出端和电压采集模块的输入端连接，所述DAC模块的输入端与所述MCU模块的输出端连接，所述DAC模块的输出端与可调恒流源模块的输入端连接，所述ADC模块的输入端与电压采集模块的输出端连接，所述ADC模块的输出端与所述MCU模块的输入端连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路与多个DUT连接，包括：多个可调恒流源模块和多个电压采集模块；

多个DUT引脚分别与多组可调恒流源模块和电压采集模块对应连接，每一DUT引脚同时与一组可调恒流源模块的输出端和电压采集模块的输入端连接，所述DAC模块的多个输入端分别与所述MCU模块的多个输出端连接，所述DAC模块的多个输出端分别与多个可调恒流源模块的输入端连接，所述ADC模块的多个输入端分别与多个电压采集模块的输出端连接，所述ADC模块的多个输出端分别与所述MCU模块的多个输入端连接。

3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述可调恒流源模块包括：

第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、滑动变阻器R2、电阻R4、电阻R5、电阻R6及电阻R10；

所述第一运算放大器的正向输入端为可调恒流源模块的输入端，所述第一运算放大器的输出端同时与所述滑动变阻器R2的一端、所述第二运算放大器的正向输入端连接，所述滑动变阻器R2的另一端为所述可调恒流源模块的输出端与所述第三运算放大器的正向输入端连接，所述第二运算放大器的反向输入端同时与所述第二运算放大器的输出端和所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端通过所述电阻R10接地，所述电阻R4的另一端还与所述第四运算放大器的正向输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第四运算放大器的反向输入端还通过所述电阻R6与所述第四运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的反向输入端还通过所述电阻R5与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端还与所述第三运算放大器的反向输入端连接。

4.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述电压采集模块包括：

第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R12；

所述第五运算放大器的正向输入端为所述电压采集模块的输入端，所述第五运算放大器的反向输入端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第五运算放大器的输出端还通过所述电阻R8与所述第七运算放大器的正向输入端连接，所述第七运算放大器的正向输入端通过所述电阻R12接地，所述第七运算放大器的输出端为所述电压采集模块的输出端通过所述电阻R11与所述第七运算放大器的反向输入端连接，所述第七运算放大器的反向输入端还通过所述电阻R9与所述第六运算放大器的输出端连接，所述第六运算放大器的正向输入端接地，所述第六运算放大器的反向输入端与所述第六运算放大器的输出端连接。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述MCU模块基于ARM处理器构建。

6.一种图像传感器芯片测试装置，其特征在于，所述图像传感器芯片测试装置包括如权利要求1至5任一项所述的开短路反向测试电路。

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