DE68908892T2

DE68908892T2 - Einrichtung zur Prüfung von IC-Bausteinen.

Info

Publication number: DE68908892T2
Application number: DE1989608892
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hashimoto; Shunsuke Katoh; Shoji Yamazaki
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2009-12-13
Also published as: DE68908892D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine IC-Testeinrichtung zum Testen eines IC- Bausteins, dessen stationärer Strom sehr viel kleiner als sein Betriebsstrom ist, etwa einen CMOS-Baustein.
Fig. 1 zeigt die Schaltungsanordnung einer herkömmlichen IC-Testeinrichtung. Diese Testeinrichtung dient dazu, die Gleichstromeigenschaften eines getesteten IC-Bausteins 100 zu prüfen und weist eine Anordnung auf, bei der eine bekannte Spannung VS von einer Spannungsquelle 200 an einen Stromquellenanschluß des getesteten IC-Bausteins 100 angelegt wird und ein Strom 1R, der einem Strom 1L, welcher durch den IC-Baustein 100 fließt, entspricht, mittels eines Stromdetektors 300 erfaßt wird.
Der Stromdetektor 300 enthält einen Strommeßwiderstand RM, der in Reihe zwischen die Spannungsquelle 200 und den getesteten IC-Baustein 100 geschaltet ist, sowie einen Differenzverstärker 301, der die über dem Widerstand RM auftretende Spannung, die dem Strom IR proportional ist, abnimmt. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 301 wird mittels eines A/D- Umsetzers 302 in einen Digitalwert umgewandelt. Eine Rückkopplungsschaltung 400 enthält einen Operationsverstärker 402, der einen Spannungsfolgerverstärker bildet. Durch die Rückkopplungsschaltung 400 wird die gleiche Spannung wie die Spannung VS, die an den getesteten IC-Baustein anzulegen ist, zu einem Operationsverstärker 201 der Spannungsquelle 200 zurückge führt und bewirkt, daß dieser so arbeitet, daß eine Spannung Vi von einer Differenzspannungsquelle 202 genau als die Spannung VS an den getesteten IC-Baustein 100 angelegt wird. Die Bezugszahl 500 bezeichnet einen Schutzverstärker.
Der Schutzverstärker 500 ist ebenfalls ein Spannungsfolgerverstärker, dem die an den getesteten IC-Baustein 100 angelegte, von der Rückkopplungsschaltung 400 erfaßte Spannung VS zugeführt wird, und der dieselbe Spannung ausgibt, wie die die ihm eingegeben wird. Der Schutzverstärker 500 ist dazu vorgesehen, mittels eines Ausgangssignals die Rückkopplungsschaltung 400 so zu treiben, daß das Potential eines Außenleiters 501 eines Kabels 502, das als Eingangsleitung 401 für die Rückkopplungsschaltung 400 verwendet wird, gleich dem Potential VS der Eingangsleitung 401 wird, wodurch der Einfluß der Streukapazität und des Isolationswiderstandes des Kabels 502 ausgeschaltet wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die korrekte Spannung VS der Spannungsquelle 200 zurückgeführt wird.
Ein Glättungskondensator 600 ist parallel zu dem getesteten IC-Baustein 100 geschaltet, um Schwankungen der angelegten Spannung VS zu glätten, die vom Betrieb des getesteten IC-Bausteins 100 herrühren. Wenn es sich bei dem getesteten IC-Baustein 100 um ein CMOS-IC handelt, fließt durch diesen während seiner Ruhephase nur ein sehr kleiner Strom, während ein ihn bei Ansteuerung durchfließender Strom etwa mehrere tausend Male größer ist. Ein CMOS Speicher beispielsweise, der mit einer Taktperiode beschrieben und gelesen wird, verbraucht demzufolge Strom impulsweise.
Wenn bei der Messung der Gleichstromeigenschaften (das heißt einer Kennlinie von angelegter Spannung und Stromverbrauchsänderung) eines solchen IC- Bausteins während seines Betriebs, der getestete IC-Baustein 100 in oben erwähnter Weise impulsweise Strom verbraucht, werden in dem Glättungskondensator 600, der an einen sogenannten Testkopf, mit dem auch der IC- Baustein 100 verbunden ist, angeschlossen ist, gespeicherte Ladungen freigegeben, um einen vorübergehenden Spannungsabfall zu verhindern und so die an den getesteten IC-Baustein 100 angelegte Spannung zu glätten. Die Art und die statische Kapazität des Glättungskondensators 600 sind gemäß der Betriebs- oder Leistungseigenschaft des getesteten IC-Bausteins 100 geeignet ausgewählt.
Der Glättungskondensator 600 ist nebenbei bemerkt für einen sogenannten Funktionstest der Messung des Strom wirksam, der durch den getesteten IC- Baustein 100 fließt, welcher betrieben wird, während eine Spannung an ihn angelegt wird, jedoch stellt der Glättungskondensator 600 ein Hindernis für einen sogenannten statischen Test der Messung des Stroms dar, der durch den getesteten IC-Baustein 100 fließt wenn dieser im Ruhezustand gehalten wird, während an ihn eine Spannung angelegt wird, und der Bestimmung, ob der Strom innerhalb eines gegebenen Grenzbereichs liegt oder nicht.
Das heißt, der getestete IC-Baustein 100 wird dem statischen Test unterzogen, bei dem eine vorbestimmte Stromquellenspannung an den Stromquellenanschluß des IC-Bausteins 100 angelegt wird, ohne ihn zu betätigen, und es wird festgestellt, ob der zu diesem Zeitpunkt durch ihn hindurchfließende Strom innerhalb eines vorbestimmten Grenzbereichs liegt. Wenn bei diesem statischen Test die Spannung Vi von der Spannungsquelle 200 an den IC-Baustein 100 angelegt wird, wie in Fig. 2A gezeigt, stellt der durch den Stromdetektor 300 fließende Strom IR die Summe des Stroms 1L, der zum getesteten IC-Baustein 100 fließt, und eines Ladestroms ICL dar, der zu dem Glättungskondensator 600 fließt, wie in Fig. 2B gezeigt. Da der statische Test den Strom IL messen soll, der durch den getesteten IC-Baustein 100 fließt, liest eine (nicht gezeigte) Entscheidungseinheit den Wert des Stroms IL von dem A/D-Umsetzer 302 aus, nachdem der Ladestrom ICL zum Glättungskondensator 600 zu Null zurückgekehrt ist.
Der Glättungskondensator 600 kann allgemein durch ein in Fig. 3 gezeigtes Ersatzschaltbild ausgedrückt werden, und der Gesamtstrom I, der durch den Kondensator 600 fließt, wenn eine Gleichspannung an ihn angelegt wird, ist durch folgenden Ausdruck gegeben:
wobei V die angelegte Spannung, R ein Ersatzreihenwiderstand (ein Innenwiderstand der Stromquelle 20), C die elektrostatische Kapazität des Kondensators, Qp die Polarisationsladungen des Kondensators und r der Isolationswiderstand des Kondensators sind. Der Strom I nimmt mit der Zeit t ab und erreicht nach Ablauf einer ausreichenden Zeit einen konstanten Wert.
Der erste Term Ic des obigen Ausdrucks ist der Ladestrom des Kondensators für die elektrostatische Kapazität C. Der zweite Term Id wird dielektrischer Strom genannt, der von der Art des Dielektrikums des Kondensators und der Stärke des an ihn angelegten elektrischen Feldes abhängt. Der dritte Term Ir ist ein Leckstrom des Kondensators infolge seines Isolationswiderstandes r. Üblicherweise ist die Relaxationszeit des Kondensators so lang, daß es schwierig ist, den dritten Term Ir, der auf dem Isolationswiderstand r beruht, genau zu messen. Aus praktischen Erwägungen wird im allgemeinen das Verhältnis Zwischen dem gesamten Strom I eine oder zwei Minuten nach Anlegen der Spannung und der angelegten Spannung V als der Isolationswiderstand definiert.
Da viel Zeit vergeht, bis der Lade/Entladestrom des Kondensators stabil wird, wie oben erwähnt, nimmt die Wartezeit für eine genaue Messung des Stroms IL, der durch den getesteten IC-Baustein 100 fließt, unvermeidlich zu. Dies ist ein Hindernis beim Testen vieler IC-Bausteine.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine IC-Testeinrichtung zu schaffen, die es erlaubt, einen Stromfluß durch einen getesteten IC-Bau-Stein zu messen ohne Notwendigkeit des Wartens bis der Lade/Entladestrom des Glättungskondensators stabil geworden ist.
Die IC-Testeinrichtung zum Testen der Spannungs-Strom-Kennlinie eines IC- Bausteins gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: einen ersten Stromdetektor zum Erfassen des Stroms, der durch den getesteten IC-Baustein fließt, einen Pufferverstärker zum Abnehmen der Spannung, die an die Stromquellenanschlüsse des getesteten IC-Bausteins angelegt wird, ohne daß auf die Spannung irgendein Einfluß ausgeübt wird, einen Kompensationskondensator, dem die Ausgangsspannung des Pufferverstärkers geliefert wird, damit ein Lade/Entladestrom äquivalent dem durch den Glättungskondensator fließenden Strom erzeugt wird, einen zweiten Stromdetektor zum Erfassen des Lade/Entladestroms, der von dem Kompensationskondensator erzeugt wird, und einen Subtraktor zum Subtrahieren des mittels des zweiten Stromdetektors erfaßten Stroms von dem mittels des ersten Stromdetektors erfaßten Strom zum Erhalt des Werts des Stroms, der durch den getesteten IC-Baustein fließt.
Gemäß der Erfindung ist der Kompensationskondensator dazu vorgesehen, einen Lade/Entladestrom äquivalent dem Strom zu erzeugen, der durch den Glättungskondensator fließt. Der Lade/Entladestrom, der von dem Kompensationskondensator erzeugt wird, wird mittels des zweiten Stromdetektors erfaßt und der erfaßte Strom von dem mittels des ersten Stromdetektors erfaßten Strom subtrahiert. Dadurch kann der Wert des Lade/Entladestroms des Glättungskondensators aus dem Wert des mittels des ersten Stromdetektors erfaßten Stroms eliminiert werden. Folglich kann man den Wert des durch den getesteten IC-Baustein fließenden Stroms selbst dann genau erhalten, wenn der Lade/Entladestrom des Glättungskondensators fließt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltbild zur Erläuterung einer herkömmlichen IC-Testeinrichtung,
Fig. 2A und 2B sind graphische Darstellungen zur Erläuterung des Strommeßbetriebs der herkömmlichen IC-Testeinrichtung,
Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Glättungskondensators,
Fig. 4 ist ein Schaltbild zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 ist ein Schaltbild, das ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, und
Fig. 6 ist ein Schaltbild, das noch ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei der die Teile, die solchen in Fig. 1 entsprechen, durch dieselben Bezugszahlen identifiziert sind. Dieses Ausführungsbeispiel ist mit dem Beispiel des Standes der Technik von Fig. 1 insofern identisch, als eine gewünschte Spannung von der Spannungsquelle 200 über den Stromdetektor 300 an den getesteten IC-Bau stein 100 angelegt wird, der Glättungskondensator 600 parallel zu dem getesteten IC-Baustein 100 geschaltet ist, die an den getesteten IC-Baustein 100 anzulegende Spannung VS über die Rückkopplungsschaltung 400 zur Spannungsquelle 200 zurückgeführt wird, um diese so zu steuern, daß die Spannung VS gleich der Eingangsspannung Vi wird, und die Spannung VS, die von der Rückkopplungsschaltung 400 abgenommen wird, an den Schutzverstärker 500 angelegt wird, um den Außenleiter 501 des Koaxialkabels 502, das die Eingangsleitung 401 der Rückkopplungsschaltung 400 bildet, und die Eingangsleitung 401 auf gleichem Potential zu halten, um dadurch den Einfluß der Streukapazität und des Isolationswiderstandes des Koaxialkabels 502 auszuschalten.
Diese Ausführungsbeispiel enthält ferner einen Pufferverstärker 50 zur Abnahme der an den getesteten IC-Baustein 100 anzulegenden Spannung VS, ohne auf die Spannung VS irgendeinen Einfluß auszuüben, einen Kompensationskondensator 700, dem die abgenommene Spannung geliefert wird und der einen Lade/Entladestrom I'CL äquivalent dem Strom ICL des Glättungskondensators 600 erzeugt, und einen zweiten Stromdetektor 800 zur Erfassung des Lade/Entladestroms I'CL, der von dem Kompensationskondensator 700 erzeugt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Schutzverstärker 500 auch als der Pufferverstärker 50 verwendet.
Wir zuvor unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben, wird die Ausgangsspannung des Schutzverstärkers 500 immer so gehalten, daß sie gleich der an den getesteten IC-Baustein 100 angelegten Spannung VS ist, und der Kompensationskondensator 700 von gleicher Art und gleicher elektrostatischer Kapazität wie der Glättungskondensator 600 ist an den Außenleiter 501 des Koaxialkabels 502 angeschlossen, das mit der Ausgangsseite des Schutzverstärkers 500 verbunden ist. Der zweite Stromverstärker 800 ist aus einem Strommeßwiderstand R'M, der in Reihe zur Ausgangsseite des Pufferverstärkers, das heißt des Schutzverstärkers 500 geschaltet ist, und einem Differenzverstärker 801 aufgebaut, der die über dem Widerstand R'M auftretende Spannung abnimmt, wie dies beim ersten Stromdetektor 300 der Fall ist.
Die erfaßten Ausgangssignale des ersten und des zweiten Stromdetektors 300 und 800 werden einem Differenzverstärker zugeführt, der einen Subtraktor 900 bildet, und in dem der Strom I'CL, der durch den Kompensationskondensator 700 fließt, von der Stromsumme IL + ICL aus dem Strom IL der durch den getesteten IC-Baustein 100 fließt und dem Lade/Entladestrom ICL des Glättungskondensators 600 subtrahiert wird. Dadurch, daß als Kompensationskondensator 700 ein Kondensator verwendet wird, dessen Kapazität und Material die gleichen wie jene des Glättungskondensators 600 sind, kann der Lade/Entladestrom, der von dem Kompensationskondensator 700 erzeugt wird, gleich dem Lade/Entladestrom des Glättungskondensators 600 gemacht werden, das heißt ICL = I'CL. Infolgedessen wird das Ausgangssignal des Subtraktors 900 äquivalent zu dem Strom IL, der durch den getesteten IC-Baustein 100 fließt.
Das Ausgangssignal des Subtraktors 900 wird mittels des A/D-Umsetzers 302 in einen Digitalwert zur Eingabe in eine Entscheidungseinheit umgesetzt, die beispielsweise von einem (nicht gezeigten) Computer gebildet wird, und in der er mit einem Bezugswert verglichen wird zur Feststellung, ob der getestete IC- Baustein 100 gut oder schlecht ist.
Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Pufferverstärker 50 gesondert von dem Schutzverstärker 500 vorgesehen ist und sein Eingangsanschluß mit dem Ausgang des Spannunsfolgerverstärkers der Rückkopplungsschaltung 400 verbunden ist. Weiterhin ist der Ausgang des Pufferverstärkers 50 über den Strommeßwiderstand R'M an eine Signalleitung 701 des Kabels 502 angeschlossen, und der Kompensationskondensator 700 ist an derselben Seite wie der Glättungskondensator 600 mit der Signalleitung 701 verbunden. Mit Ausnahme des Voranstehenden hat dieses Ausführungsbeispiel den gleichen Aufbau wie das von Fig. 4.
Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Form des Ausführungsbeispiels von Fig. 5, bei der der Ausgang des Pufferverstärkers 50 über den Strommeßwiderstand R'M an eine Signalleitung 701 eines anderen, von dem Kabel 502 verschiedenen Kabels 503 angeschlossen ist, während der Kompensationskondensator 700 mit dem anderen Ende der Signalleitung 701 verbunden ist. Ein Außenleiter 504 des Kabels 503 ist mit dem Außenleiter 501 des Kabels 502 verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel hat abgesehen von dem Voranstehenden denselben Aufbau wie das von Fig. 5.
Während in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, daß der Eingang des Pufferverstärkers 50 mit der Ausgangsseite des Operationsverstärkers 402 verbunden ist, ist evident, daß der Eingang des Pufferverstärkers 50 auch mit der Eingangsseite des Operationsverstärkers 402, das heißt der Eingangsleitung 401 verbunden werden könnte.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Strom äquivalent dem Lade/Entladestrom des Glättungskondensators 600 mittels des Kompensationskondensators 700 erzeugt und der Wert dieses Lade/Entladestroms wird von dem erfaßten Strom des ersten Stromdetektors subtrahiert, wodurch der Lade/Entladestromwert des Glättungskondensators 600 entfernt werden kann.
Damit kann der Strom IL, der durch den getesteten IC-Baustein 100 fließt, genau gemessen werden, selbst während ein Lade/Entladestrom durch den Glättungskondensator 600 fließt. Dies erlaubt die Messung des Stroms IL, der durch den getesteten IC-Baustein 100 fließt, unmittelbar nach Anlegen der Stromquellenspannung an den getesteten IC-Baustein 100 und führt damit zu einer Verminderung der für den Test erforderlichen Zeit.
Obwohl voranstehend beschrieben wurde, daß die Kapazität des Kompensationskondensators 700 gleich der Kapazität des Glättungskondensators 600 gewählt ist, brauchen diese Kondensatoren nicht immer gleich zu sein, falls eine Verstärkungssteuerschaltung an der Ausgangsseite des zweiten Stromdetektors 800 vorgesehen ist.
Es ist ersichtlich, daß viele Abwandlungen und Veränderungen ausgeführt werden können, ohne den Rahmen des neuen Konzepts der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. IC-Testeinrichtung umfassend:

eine Spannungsquelle (200) zum Anlegen einer vorbestimmten Stromquellenspannung an einen getesteten IC (100);

eine erste Stromdetektoreinrichtung (300) zur Erfassung des von der Spannungsquelle zu dem getesteten IC (100) fließenden Stroms;

einen Glättungskondensator (600) zur Glättung von Schwankungen der an den getesteten IC angelegten Spannung, die von dessen Betrieb herrühren;

eine Kompensationseinrichtung (50, 700) zur Erzeugung eines dem Lade/Entladestroms, der durch den Glättungskondensator (600) fließt, wenn Spannung an den Stromquellenanschluß des getesteten ICs (100) angelegt wird, äquivalent ist;

eine zweite Stromdetektoreinrichtung (800) zur Erfassung des von der Kompensationseinrichtung (50, 700) erzeugten Stroms; und

eine Recheneinrichtung (900, 302) zur Subtraktion der Ausgangssignale der ersten (300) und der zweiten (800) Stromdetektoreinrichtung voneinander zum Erhalt des Werts des durch den getesteten IC (100) fließenden Stroms.

2. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kompensationseinrichtung einen Pufferverstärker (50) zur Abnahme der an den Stromquellenanschluß des getesteten IC (100) anzulegenden Spannung, ohne irgendeinen Einfluß auf die Spannung auszuüben, sowie einen Kompensationskondensator (700) enthält, der mit der Ausgangsspannung des Pufferverstärkers (50) beliefert wird und den dem Lade/Entladestrom, der durch den Glättungskondensator (600) fließt, äquivalenten Strom lädt und entlädt.

3. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Spannungsfolgerverstärker (402), der über eine Signalleitung (401) eines Koaxialkabels (502) mit dem Stromquellenanschluß des getesteten IC (100) verbunden ist und einen Rückkopplungszweig bildet, über den die an den Stromquellenanschluß anzulegende Spannung zu der Spannungsquelle (200) zurückgeführt wird, sowie einen Schutzverstärker (500), dessen Eingangsanschluß mit dem Rückkopplungszweig verbunden ist und dessen Ausgang an einen Außenleiter (501) des Koaxialkabels (502) angeschlossen ist, und der den Außenleiter und die Signalleitung so ansteuert, daß sie gleiches Potential aufweisen.

4. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Kompensationseinrichtung einen an den Schutzverstärker (500) und den Außenleiter (501) des Koaxialkabels (502) angeschlossenen Kompensationskondensators (700) enthält.

5. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Kompensationseinrichtung einen Pufferverstärker (50), dessen Eingangsanschluß an den Rückkopplungszweig angeschlossen ist und der die an den Stromquellenanschluß anzulegende Spannung abnimmt, ohne irgendeinen Einfluß auf die Spannung auszuüben, sowie einen Kompensationskon (700) enthält, dem die Ausgangsspannung des Pufferverstärkers (50) geliefert wird und der den dem Lade/Entladestrom, der durch den Gläflungskondensator (600) fließt, äquivalenten Strom lädt und entlädt.

6. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 2 oder 5, bei der die zweite Stromdetektoreinrichtung (800) einen Strommeßwiderstand (R'M), der in Reihe zur Ausgangsseite des Pufferverstärkers (50) geschaltet ist, und einen Differenzverstärker (801) aufweist, der die Spannung über dem Strommeßwiderstand abnimmt.

7. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 4, bei der die zweite Stromdetektoreinrichtung (800) einen Strommeßwiderstand (R'M), der in Reihe zur Ausgangsseite des Schutzverstärkers (500) geschaltet ist, sowie einen Differenzverstärker (801) zur Abnahme der Spannung über dem Strommeßwiderstand aufweist.

8. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 5, bei der die Ausgangsseite des Pufferverstärkers (50) und der Kompensationskondensator (700) über eine andere Signalleitung (701) des Koaxialkabels (502) verbunden sind.

9. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 5, bei der die Ausgangsseite des Pufferverstärkers (50) und der Kompensationskondensator (700) über eine Signalleitung (701) eines anderen Koaxialkabels (503) verbunden sind und der Außenleiter (501) des Koaxialkabels (502) mit einem Außenleiter (504) des anderen Koaxialkabels (503) verbunden ist.

10. IC-Testeinrichtung nach Anspruch 2, 4, 5, 8 oder 9, bei der Kompensationskondensator (700) von gleicher Art und gleicher elektrostatischer Kapazität wie der Glättungskondensator (600) ist.