CN220064274U - 一种半导体测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了半导体测试系统，属于半导体测试技术领域，该半导体测试系统包括控制模块和多个子属模块；控制模块用于从多个子属模块中选择一个或多个与待测产品对应的目标子属模块，并控制每个目标子属模块搭建独立的测试回路。系统是通过控制与被测产品对应的子属模块中的一个或多个搭建独立的测试回路，能够实现多芯封装半导体的多个管芯同时测试，提高了测试效率。

Description

一种半导体测试系统

技术领域

本申请属于半导体测试技术领域，具体涉及一种半导体测试系统。

背景技术

半导体自动化测试，指的是利用自动测试设备(Automatic Test Equipment，ATE)对被测器件(Device Under Test，DUT)的各项参数指标进行检测，剔除残次品以控制半导体器件的出厂品质。因为半导体不同的电气参数，测试线路相对应的不同，为了提高测试效率，减少生产成本，目前的ATE普遍采用多参数串行测试或多工位的并行测试。其中多参数串行测试即针对同一个产品的多项参数依次完成测试，测试机在同一时刻完成单一的参数测试。

在集成电路测试领域，常规的MOSFET(metal-oxide-semiconductor fieldeffect transistor，金属氧化物半导体场效应管)测试，需要配置有模拟电压/电流源表的自动测试设备和分选机。随着半导体的发展，半导体性能要求越来越高对于半导体测试设备提出了新的需求。半导体种类繁多的参数测试，串行测试使得整个测试时间逐渐延长。因此，半导体封测厂商在质检过程中如何进行多参数并行测试显得尤为重要。

半导体发展过程中封装种类也趋于丰富，在开始一类封装器件仅塑封单一三极管管芯，对外表现形式为对外管脚为Gate、Drain以及Source。发展过程中逐渐出现一类封装器件塑封多个三极管管芯，其中塑封管芯的引脚数量也较多。管芯形式不限，应用场景更加丰富，传统ATE设备往往测试单芯封装无法进行多芯封装测试。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种半导体测试系统以解决多芯封装半导体难以测试的问题。

根据本申请实施例，提供了一种半导体测试系统，包括控制模块和多个子属模块；

所述控制模块用于从所述多个子属模块中选择一个或多个与待测产品对应的目标子属模块，并控制每个所述目标子属模块搭建独立的测试回路。

在本申请的一些可选实施例中，每个所述子属模块均通过一个转接盒与所述控制模块连接。

在本申请的一些可选实施例中，所述转接盒内设有继电器矩阵，所述继电器矩阵用于基于所述控制模块的控制信号控制对应的所述目标子属模块接入待测产品以形成所述测试回路。

在本申请的一些可选实施例中，所述待测产品封装有多个半导体管芯；

所述控制模块用于从所述多个半导体管芯中选择一个或多个目标半导体管芯，并通过所述转接盒控制每个所述目标半导体管芯与对应的所述目标子属模块连接形成所述测试回路。

在本申请的一些可选实施例中，还包括上位机；

所述上位机与所述控制模块通信连接，用于向所述控制模块发送上位机指令；

所述控制模块包括下位机芯片，所述下位机芯片用于对所述上位机指令进行解析以选择所述目标半导体管芯和所述目标子属模块。

在本申请的一些可选实施例中，所述控制模块还包括自检模块，所述自检模块与每个所述转接盒连接，用于通过所述转接盒控制对应的所述子属模块搭建自检回路。

在本申请的一些可选实施例中，所述多个子属模块的测试功能为DC测试、UIS测试、RgCg测试与Rth测试中的至少一个。

在本申请的一些可选实施例中，所述目标子属模块的数量为多个，多个所述目标子属模块的测试功能相同。

在本申请的一些可选实施例中，所述目标子属模块的数量为多个，多个所述目标子属模块的测试功能不同。

在本申请的一些可选实施例中，所述子属模块包括激励单元；

所述激励单元用于向所述待测产品发送激励信号。

本申请的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本申请实施例提供的半导体测试系统是通过控制与被测产品对应的子属模块中的一个或多个搭建独立的测试回路，能够实现多芯封装半导体的多个管芯同时测试，提高了测试效率。

附图说明

图1是本申请第一示例性实施例中一种半导体测试系统的结构示意图；

图2是本申请第二示例性实施例中一种半导体测试系统的结构示意图；

图3是本申请第三示例性实施例中一种半导体测试系统的结构示意图；

图4是本申请第四示例性实施例中一种半导体测试系统的结构示意图；

图5是本申请第五示例性实施例中一种半导体测试系统的结构示意图；

图中，

控制模块，1；下位机芯片，11；自检模块，12；

子属模块，2；激励单元，21；

转接盒，3；

上位机，4。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本申请进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。

在附图中示出了根据本申请实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

传统的半导体封装测试通常采用多模块串行测试的方案，在半导体封装测试过程中，测试时间为所有参数测试的总和。对于被测半导体的封装为多芯封装，往往难以完成正常测试并且在测试过程中会出现以下几个缺点：

1、效率低下。ATE设备往往针对的是单芯测试，即一类封装器件仅塑封单一管芯,被测引脚为GDS三个引脚。多芯测试即一类封装器件塑封多个管芯，多芯测试的测试结构更加冗杂，更多依赖分选机以及接插件结构引导测试机测试，进而影响整个半导体封装测试的效率。

2、成本高昂。依赖分选机结构完成多芯测试，对于分选机的精度要求较高，同时需要对半导体接插件进行特殊设计。而分选机结构更改往往带来较大的改动成本，并且封装器件尺寸较小精度要求极高，实现过程带来较大的时间成本以及经济成本。

3、技术难度大。以当工业水平，高精度分选机研发推进难度大，针对于多芯测试分选机研发更改需要在原有架构上进行重构，实现要求难度大。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种半导体测试系统。下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的一种半导体测试系统进行详细地说明。

如图1所示，在本申请实施例的第一方面，提供了一种半导体测试系统，包括控制模块1和多个子属模块2；

控制模块1用于从多个子属模块2中选择一个或多个与待测产品对应的目标子属模块2，并控制每个目标子属模块2搭建独立的测试回路。

本实施例中，待测产品可以为单芯封装半导体，待测产品也可以为多芯封装半导体。多个子属模块2的测试功能可以相同，多个子属模块2的测试功能也可以不同。多个子属模块2的测试功能可以为DC测试、UIS测试、RgCg测试与Rth测试中的至少一个。使用时，控制模块1可以先选择待测产品中一个或多个目标半导体管芯，再基于每个目标半导体管芯所需的测试功能选择对应的目标子属模块2，其中，目标子属模块2与目标半导体管芯一一对应，将目标半导体管芯与目标子属模块2连接形成测试回路，不同目标半导体管芯对应的测试回路相互独立。本实施例提供的半导体测试系统，整体结构简单，成本低廉，依据不同需求完成子属模块2的选配，满足单芯测试以及单芯到多芯测试功能的拓展。其控制模块1可以在较低成本的基础上对于子属模块2实现多线程并行控制，单次指令能够完成单一子属模块2或多个子属模块2的控制。能够同时对多个管芯进行功能测试，尤其适用于多芯封装半导体进行多芯并行的功能测试，有助于提高半导体测试效率。

如图2所示，在一些实施例中，每个子属模块2均通过一个转接盒3与控制模块1连接。本实施例中，子属模块2与转接盒3一一对应设置，每个子属模块2通过对应的转接盒3控制测试回路的搭建，使得不同的测试回路相互独立，能够在同一时间完成多个半导体管芯的功能测试。多个子属模块2的测试功能可以根据实际使用场景设置，例如，至少一个子属模块2的测试功能为DC测试；至少一个子属模块2的测试功能为Rg测试；至少一个子属模块2的测试功能为UIS测试。具体地，子属模块2可以采用分体结构设计，转接盒3可以实际的需求完成测试环境的搭建。转接盒3内可以设有继电器矩阵，继电器矩阵用于基于控制模块1的控制信号控制对应的目标子属模块2接入待测产品以形成测试回路。子属模块2完成从单芯测试到多芯测试设备拓展可以通过继电器完成控制实施，方案实施成本低。本实施例中，待测产品封装有多个半导体管芯。使用时，控制模块1用于从多个半导体管芯中选择一个或多个目标半导体管芯，并通过转接盒3控制每个目标半导体管芯与对应的目标子属模块2连接形成测试回路。多个目标子属模块2的测试功能可以相同。多个目标子属模块2的测试功能也可以不同。具体地，控制模块1通过转接盒3控制子属模块2搭建与目标半导体管芯所需测试功能对应的测试回路。

当待测产品的数量为N个，每个待测产品均封装有一个半导体管芯，每个半导体管芯需要测试一个功能时，先获取N个与所需功能对应的子属模块作为目标子属模块，将半导体管芯与目标子属模块一一对应连接，形成多个同一功能的测试回路，对多个待测产品同时进行同一功能的测试。

当待测产品的数量为N个，每个待测产品均封装有一个半导体管芯，每个半导体管芯需要测试多个功能时，先获取N个目标子属模块，其中每个所需功能至少包括一个对应的目标子属模块，将半导体管芯与子属模块一一对应连接，形成多个不同功能的测试回路，对多个待测产品同时进行不同功能的测试，每个半导体管芯完成测试后交换目标子属模块进行不同功能的测试，通过多次交换目标子属模块使得每个半导体管芯完成多个功能测试。

当待测产品的数量为N个，每个待测产品均封装有多个个半导体管芯，每个半导体管芯需要测试一个功能时，先获取N个与所需功能对应的子属模块作为目标子属模块，每个待测产品选择一个对应的目标子属模块，待测产品中的半导体管芯轮流与对应目标子属模块连接完成同一功能的测试。

当待测产品的数量为N个，每个待测产品均封装有多个个半导体管芯，每个半导体管芯需要测试多个功能时，先获取N个目标子属模块，其中每个所需功能至少包括一个对应的目标子属模块，每个待测产品先选择一个对应的目标子属模块，待测产品中的半导体管芯轮流与对应目标子属模块连接完成同一功能的测试，再交换待测产品对应的目标子属模块，使得每个半导体管芯完成多个功能测试。

如图3所示，在一些实施例中，半导体测试系统还包括上位机4；上位机4与控制模块1通信连接，用于向控制模块1发送上位机4指令；控制模块1包括下位机芯片11，下位机芯片11用于对上位机4指令进行解析以选择目标半导体管芯和目标子属模块2。本实施例中，控制模块1包括电源，电源可以接入市电，控制模块1包括内置下位机芯片11，上位机4能够通过下位机芯片11多线程控制字数模块。控制模块1的接口通用适配多种通信方式以及控制逻辑，满足子属模块2独立控制以及共同控制逻辑。

如图4所示，在一些实施例中，控制模块1还包括自检模块12，自检模块12与每个转接盒3连接，用于通过转接盒3控制对应的子属模块2搭建自检回路。本实施例中，控制模块1完成对于子属模块2控制基础上，同时可以实现对于子属模块2的自检功能。

本实施例提供的半导体测试系统能够实现半导体的全自动多模块并行测试，使用时，操作员将产品信息通过上位机4操作界面导入，导入主要信息有：被测产品参数信息，所需子模块信息；被测产品是否为多芯封装，以及封装引脚定义。半导体测试系统具备可以独立进行数据操作的控制模块1，用于与上位机4完成通信以及完成上位机4操作指令解析以及下发控制信号以控制子属模块2。控制模块1具备控制子属模块2的电源单元，整套半导体测试系统接入市电，将市电输入子属模块2完成电源控制。

转接盒3用于控制对应子属模块2的通断，普通状态子属模块2为开路状态，使用时控制模块1通过转接盒3控制子属模块2搭建回路完成到被测产品的引脚的信号输入。多个子属模块2支持单独进行开关操作以及同时完成开关操作。

对于子属模块2的自检功能，控制模块1可以设置开路测量单元与短路测量单元，开路测量单元通过转接盒3控制子属模块2完成开路搭建，控制模块1在子属模块2搭建完成后进行对于子模块的开路测试，若子模块出现开路异常现象，像上位机4发送异常指令，禁止后续测试。短路测量单元通过转接盒3控制子属模块2完成短路回路搭建。控制模块1在子属模块2搭建完成后进行对于子模块的短路测试，若子模块出现短路异常现象，像上位机4发送异常指令，禁止后续测试。半导体测试设备往往会有高压以及大电流，而子属模块2异常往往导致测试线路异常，自检功能可以规避高压以及大电流对于人员安全的影响。本实施例提供的半导体测试系统具备自检功能，会定期亦或是由操作员以及工程师完成子属模块2的自检。本实施例提供的半导体测试系统通过自检可大概率避免因子属模块2异常造成的安全风险，同时也极大程度上降低了DUT误测的可能性。

如图5所示，在一些实施例中，子属模块2包括激励单元21；激励单元21用于向待测产品发送激励信号。本实施例提供的半导体测试系统为ATE结构，由PC、主机箱和测试头三部分组成，PC用于控制主机箱与测试头，并实现人机交互；主机箱一般用来放置实现DUT测试所需的激励源，而测试头一般负责构建测试DUT被测器件各种参数的测试回路。主机箱和测试头、测试头与DUT分别通过对应的线缆进行相连。本实施例提供的半导体测试系统为全自动多模块并行测试设备。整套测试设备由市电供电，PC开发人机交互系统，完成产品信息导入。PC向模块中的下位机传输信息指令，下位机完成信息解读。获取重点信息，产品测试参数以及被测产品引脚定义。下位机完成模块控制后向上位机4返回成功以及失败指令。

转接盒3摆放在转轮机上，当参数进行并行测试时，控制模块1对转接盒3发出控制指令，转接盒3分别按照指令进行开关切换，切换完成后控制模块1向上位机4返回成功指令。在上位机4进行多芯封装管芯中第一管芯测试，测试完成后上位机4向下位机发送多芯管芯第二管芯数据，因为不同参数测试时间不同，某次可能仅完成单一子属模块2回路搭建或者多个子属模块2回路搭建。子属模块2完成管芯回路搭建后，继续由下位机向上位机4发送成功或者失败指令。例如：某次DC参数第一管芯测试完毕，其余管芯并未测试完成，上位机4发送指令由下位机进行数据判断，仅控制DC子属模块2完成参数测试。在第二次RGCG以及UIS参数测试完成后，上位机4下发指令，下位机控制RGCG以及UIS参数子属模块2完成第二管芯测试回路搭建。子属模块2之间不会相互影响，也不会受到现场因素影响，子属模块2仅关注控制模块1的控制信号。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种半导体测试系统，其特征在于，包括控制模块和多个子属模块；

所述控制模块用于从所述多个子属模块中选择一个或多个与待测产品对应的目标子属模块，并控制每个所述目标子属模块搭建独立的测试回路。

2.根据权利要求1所述的一种半导体测试系统，其特征在于，每个所述子属模块均通过一个转接盒与所述控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种半导体测试系统，其特征在于，所述转接盒内设有继电器矩阵，所述继电器矩阵用于基于所述控制模块的控制信号控制对应的所述目标子属模块接入待测产品以形成所述测试回路。

4.根据权利要求2所述的一种半导体测试系统，其特征在于，所述待测产品封装有多个半导体管芯；

所述控制模块用于从所述多个半导体管芯中选择一个或多个目标半导体管芯，并通过所述转接盒控制每个所述目标半导体管芯与对应的所述目标子属模块连接形成所述测试回路。

5.根据权利要求4所述的一种半导体测试系统，其特征在于，还包括上位机；

所述上位机与所述控制模块通信连接，用于向所述控制模块发送上位机指令；

所述控制模块包括下位机芯片，所述下位机芯片用于对所述上位机指令进行解析以选择所述目标半导体管芯和所述目标子属模块。

6.根据权利要求2所述的一种半导体测试系统，其特征在于，所述控制模块还包括自检模块，所述自检模块与每个所述转接盒连接，用于通过所述转接盒控制对应的所述子属模块搭建自检回路。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种半导体测试系统，其特征在于，所述多个子属模块的测试功能为DC测试、UIS测试、RgCg测试与Rth测试中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的一种半导体测试系统，其特征在于，所述目标子属模块的数量为多个，多个所述目标子属模块的测试功能相同。

9.根据权利要求7所述的一种半导体测试系统，其特征在于，所述目标子属模块的数量为多个，多个所述目标子属模块的测试功能不同。

10.根据权利要求1所述的一种半导体测试系统，其特征在于，所述子属模块包括激励单元；

所述激励单元用于向所述待测产品发送激励信号。