JP2008157770A - Signal selection circuit and semiconductor testing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばICやLSIなどの被試験デバイスの電気的試験を行う半導体試験装置に関し、特に信号選択回路に特徴を有するものである。 The present invention relates to a semiconductor test apparatus for conducting an electrical test of a device under test such as an IC or LSI, and particularly has a feature in a signal selection circuit.
近年、集積回路(IC:Integrated Circuit)の大容量化、高速化、小型化(高密度化)が進んでいる。かかる集積回路を有するデバイスでは、集積回路の高密度化に伴って、電気的機能試験も高速かつ複雑な工程が要求されている。このような試験を行う半導体試験装置において、被試験デバイス(Device Under Test:以下「DUT」という。)には、メモリ、LSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)、SOC(System On a Chip:システムLSIともよばれる)などが含まれる。なおSOCとは、特定機能を実現する複数の回路を組み合わせて、1つのチップに混載したLSIである。 In recent years, integrated circuits (ICs) have been increased in capacity, speed, and size (high density). In a device having such an integrated circuit, a high-speed and complicated process is required for electrical function testing as the density of the integrated circuit increases. In a semiconductor test apparatus for performing such a test, a device under test (Device Under Test: hereinafter referred to as “DUT”) includes a memory, an LSI (Large Scale Integration), and an SOC (System On a Chip). Also called system LSI). Note that the SOC is an LSI in which a plurality of circuits that realize a specific function are combined and mounted on one chip.
DUTを試験する半導体試験装置は、特許文献1(特開平6−324115:特に図4)に示されるように、装置本体と、テストヘッドと、パフォーマンスボードとを備えている。装置本体は、DUTに対して定電圧や定電流などの出力や、DUTからの入力の測定を行う。テストヘッドは、ドライバやコンパレータ、リレーを駆動する駆動回路などを有する。パフォーマンスボードは、複数のDUTを装着し、テストヘッドとDUTとを電気的に接続する。そしてテストヘッドにおいて、DUTから出力された信号がアナログ信号である場合、テストヘッドに実装されたPEカード(Pin Electronics Card)においてデジタル信号に変換される。 A semiconductor test apparatus for testing a DUT includes an apparatus main body, a test head, and a performance board as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-324115: FIG. 4 in particular). The apparatus main body measures the output of a constant voltage, a constant current, etc., and the input from the DUT with respect to the DUT. The test head includes a driver, a comparator, a drive circuit that drives a relay, and the like. The performance board is equipped with a plurality of DUTs, and electrically connects the test head and the DUT. In the test head, when the signal output from the DUT is an analog signal, the signal is converted into a digital signal in a PE card (Pin Electronics Card) mounted on the test head.
DUTは多数のピンを備えているため、DUTから出力される信号経路も必然的に多くなる。そしてアナログ信号は、ローパスフィルタによって高周波ノイズを除去した上で、A/D(Analog / Digital)変換する必要がある。特許文献2(特開平9−97393:特に図1)には、多数のセンサの出力を短時間の間に一巡するように切り換えて計測するのに好適な多点計測装置が提案されている。特許文献2には、所定数ずつにグループ分けされた複数のセンサ群と、センサ群ごとに各センサの出力信号を順次切り換えて出力する第1段目切換手段を構成する複数のマルチプレクサと、これらのマルチプレクサの出力信号がそれぞれ入力される複数のローパスフィルタと、これらのローパスフィルタの出力信号を切り換えて取り出す第2段目切換手段を構成するマルチプレクサとを備えた構成が記載されている。 Since the DUT has a large number of pins, the signal paths output from the DUT inevitably increase. The analog signal needs to be subjected to A / D (Analog / Digital) conversion after removing high-frequency noise by a low-pass filter. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-97393 (particularly FIG. 1) proposes a multipoint measuring apparatus suitable for switching and measuring the outputs of a large number of sensors in a short time. Patent Document 2 discloses a plurality of sensor groups grouped into a predetermined number, a plurality of multiplexers constituting first-stage switching means for sequentially switching and outputting the output signals of the sensors for each sensor group, A configuration including a plurality of low-pass filters to which the output signals of the multiplexers are respectively input and a multiplexer constituting second-stage switching means for switching and extracting the output signals of these low-pass filters is described.
図5は従来の信号選択回路を説明する図であって、特許文献2の構成の一部を説明の簡便のために簡略化したものである。複数のセンサ701には、複数のスイッチ702がそれぞれに接続されている。複数のスイッチ702は、まとめてマルチプレクサによって構成することができる。複数のスイッチ702はローパスフィルタ703(LPF:Low Pass Filter)に接続され、高周波ノイズを除去された後にA/D変換部704へと入力される。そして複数のスイッチ702を切り替えることにより、複数のセンサ701から入力されるアナログ信号を択一的に選択し、デジタル信号に変換することができる。このようにセンサ701をスイッチ702によって切り換えることによりローパスフィルタ703およびA/D変換部704の数を削減し、生産コストおよび小型化を図ることができる。
上記特許文献2に記載された構成にあっては、一般にローパスフィルタ703としてRCフィルタが用いられる。そしてA/D変換は、ローパスフィルタ703の整定時間を待ってから実行する必要がある。従って複数のセンサ701について複数のスイッチ702を切り換える度に、整定時間を待たなくてはならない。
In the configuration described in Patent Document 2, an RC filter is generally used as the low-
近年はDUTが複雑高度化していることからピン数も増加の一途をたどっている。このため、1つのローパスフィルタおよびA/D変換部によって受け持つセンサ701の数が増えるほど、全てのセンサ701についてA/D変換する時間(すなわち試験にかかる所要時間)が長大になってしまう。そこでセンサ701を所定数ずつにグループ分けし、グループごとにローパスフィルタ703およびA/D変換部704を設けて並行処理することにより、処理速度の向上を図ることができる。
In recent years, the number of pins has been steadily increasing due to the complexity and sophistication of DUTs. For this reason, as the number of
しかしそれでも、A/D変換そのものにかかる所要時間に比べると、RCフィルタの整定時間は非常に長い。このためせっかく高速なA/Dコンバータを用いたとしても、飛躍的な時間短縮を図ることは難しい。 Nevertheless, the settling time of the RC filter is very long compared to the time required for A / D conversion itself. For this reason, even if a high-speed A / D converter is used, it is difficult to dramatically reduce the time.
例えばローパスフィルタ703の遮断周波数が72KHzであった場合、ローパスフィルタ703の整定時間は27マイクロ秒(時定数の12倍)程度である。これに対しA/D変換の所要時間は、500kサンプル/sで2マイクロ秒程度である。1枚のPEカードについて受け持つピンの数は64であり、すなわちセンサ701(例えばPMU:Parametric Measurement Unit)は64チャンネルある。
For example, when the cutoff frequency of the low-
このようなローパスフィルタの整定時間の短縮は、今後の半導体試験装置の高速化を図る上で、重要な課題である。上記のようにセンサ701をグループ分けすればある程度の時間短縮を図ることはできるが、それでもA/D変換の所要時間と整定時間の差は大きく、またA/D変換部704の数が増大するという問題がある。またオペアンプを用いてアクティブフィルタを構成すれば高速化する可能性はあるが、生産コストが増大してしまうという問題がある。
Such shortening of the settling time of the low-pass filter is an important issue in order to increase the speed of the semiconductor test apparatus in the future. Although the time can be shortened to some extent by grouping the
そこで本発明は、ローパスフィルタの整定時間を大幅に短縮し、かつA/D変換部の数を削減することにより、信号の切り換えの高速化、コスト低減、および小型化を図ることのできる信号選択回路および半導体試験装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention greatly reduces the settling time of the low-pass filter and reduces the number of A / D converters, thereby enabling signal selection that can speed up the switching of signals, reduce costs, and reduce the size. An object is to provide a circuit and a semiconductor test apparatus.
上記課題を解決するために、本発明にかかる信号選択回路の代表的な構成は、複数のアナログ信号を択一的に選択する回路であって、複数のアナログ信号入力部と、複数のアナログ信号入力部にそれぞれ接続された複数のローパスフィルタと、複数のローパスフィルタに接続され、択一的に信号を選択するマルチプレクサとを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a signal selection circuit according to the present invention is a circuit that selectively selects a plurality of analog signals, and includes a plurality of analog signal input units and a plurality of analog signals. It is characterized by comprising a plurality of low-pass filters respectively connected to the input section and a multiplexer connected to the plurality of low-pass filters and selectively selecting signals.
上記構成によれば、ローパスフィルタがマルチプレクサより入力部側にあり、入力部からの信号を予め受けているため、ローパスフィルタは予め整定している。従って整定時間を待つことなく、極めて高速に信号の切り換えをすることができる。また切り換えが高速であることから一つのA/D変換部について、より多くのピン(すなわち、より多くのアナログ信号入力部)を受け持つことができ、A/D変換部の数を削減することができるため、コスト低減および装置の小型化を図ることができる。 According to the above configuration, since the low-pass filter is on the input unit side of the multiplexer and receives the signal from the input unit in advance, the low-pass filter is set in advance. Therefore, it is possible to switch signals very quickly without waiting for the settling time. Further, since the switching is fast, more pins (that is, more analog signal input units) can be handled for one A / D conversion unit, and the number of A / D conversion units can be reduced. Therefore, cost reduction and downsizing of the apparatus can be achieved.
ローパスフィルタは、RCフィルタであってもよい。RCフィルタは安価に構成できる代わりに整定時間が長いが、本発明によれば整定時間を待つ必要が無くなるため、好適に採用することができる。 The low pass filter may be an RC filter. The RC filter can be configured inexpensively, but the settling time is long. However, according to the present invention, it is not necessary to wait for the settling time, so that the RC filter can be preferably used.
さらにマルチプレクサから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部を備えていてもよい。ローパスフィルタによって高周波ノイズが除去されたアナログ信号をデジタル信号に変換することにより、好適にコンピュータ等によって処理することができる。 Furthermore, an A / D converter that converts an analog signal output from the multiplexer into a digital signal may be provided. By converting an analog signal from which high-frequency noise has been removed by a low-pass filter into a digital signal, it can be suitably processed by a computer or the like.
また本発明にかかる半導体試験装置の代表的な構成は、被試験デバイスの電気的試験を行う半導体試験装置であって、被試験デバイスから出力された信号が入力される複数のアナログ信号入力部と、複数のアナログ信号入力部にそれぞれ接続された複数のローパスフィルタと、複数のローパスフィルタに接続され、択一的に信号を選択するマルチプレクサと、マルチプレクサから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部とを備えたことを特徴とする。これにより、半導体試験装置の高速化を図ることができ、またコスト低減および装置の小型化を図ることができる。 A typical configuration of a semiconductor test apparatus according to the present invention is a semiconductor test apparatus that performs an electrical test of a device under test, and includes a plurality of analog signal input sections to which signals output from the device under test are input. , A plurality of low-pass filters respectively connected to a plurality of analog signal input units, a multiplexer connected to the plurality of low-pass filters and alternatively selecting a signal, and an analog signal output from the multiplexer being converted into a digital signal And an A / D converter. As a result, the speed of the semiconductor test apparatus can be increased, and the cost can be reduced and the apparatus can be reduced in size.
アナログ信号入力部は、前記被試験デバイスに対して信号を供給するアナログ信号出力部を備えた入出力部に含められていてもよい。これによりDUTに対する入出力としてPMUを用いることができ、回路構成を簡単にすることができる。 The analog signal input unit may be included in an input / output unit including an analog signal output unit that supplies a signal to the device under test. As a result, the PMU can be used as an input / output for the DUT, and the circuit configuration can be simplified.
本発明によれば、ローパスフィルタの整定時間を大幅に短縮し、かつA/D変換部の数を削減することにより、信号の切り換えの高速化、コスト低減、および小型化を図ることのできる信号選択回路および半導体試験装置を提供することができる。 According to the present invention, a signal capable of speeding up signal switching, reducing cost, and downsizing by significantly reducing the settling time of the low-pass filter and reducing the number of A / D converters. A selection circuit and a semiconductor test apparatus can be provided.
本発明にかかる信号選択回路および半導体試験装置の実施形態について説明する。図1は半導体試験装置の概略構成図、図2はPEカードの要部構成を説明する図、図3はアナログ信号入力部を説明する図である。なお、以下の実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。 Embodiments of a signal selection circuit and a semiconductor test apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor test apparatus, FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a PE card, and FIG. 3 is a diagram illustrating an analog signal input unit. Note that dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the following examples are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.
図1に示す半導体試験装置100は、本体110と、テストヘッド120とを含んで構成される。テストヘッド120にはパフォーマンスボード130が載設され、パフォーマンスボード130上にDUT140が載設される。本実施形態においては、DUT140として、メモリ、LSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)、SOC(System On a Chip:システムLSIともよばれる)などを対象としている。
A
上記本体110は、制御コンピュータ112を介して設定された試験工程を遂行する中央制御部114が設けられている。上記テストヘッド120には、DUT140の各デバイス端子に接続されるテスト端子と、テスト端子に接続され試験機能を遂行するピンモジュールを例えば32個単位で備えるPEカード122とが設けられる。PEカード122は、本体110からの機能試験に関する指令をテスト端子に反映する。パフォーマンスボード130は、テストヘッド120に嵌合可能、かつ、DUT140を載設可能な構造となっており、複数のテスト端子をDUT140のデバイス端子に電気的に接続する。
The
図2に示すように、PEカード122は、複数のアナログ信号入力部152(152a〜n)、複数のローパスフィルタ154(154a〜n)、マルチプレクサ156、A/D変換部158、およびFPGA160を備えている。
As shown in FIG. 2, the
アナログ信号入力部152には、DUTから出力された信号が入力される。アナログ信号入力部152は、1つのPEカード122につき、例えば64チャンネル設けられる(DUTの64本のピンを受け持つ)。図3に示すように、アナログ信号入力部152は、DUTに対して信号を与えるアナログ信号出力部151を備えた入出力部150に含まれていてもよい。このような回路は、PMU(Parametric Measurement Unit)を用いて構成することができ、入出力のための回路構成を簡単にすることができる。 The analog signal input unit 152 receives a signal output from the DUT. The analog signal input unit 152 is provided with, for example, 64 channels per PE card 122 (responsible for 64 pins of the DUT). As shown in FIG. 3, the analog signal input unit 152 may be included in the input / output unit 150 including an analog signal output unit 151 that gives a signal to the DUT. Such a circuit can be configured using a PMU (Parametric Measurement Unit), and the circuit configuration for input and output can be simplified.
ローパスフィルタ154は、複数のアナログ信号入力部152のそれぞれに1つずつ接続されている。本実施形態においてローパスフィルタ154は、RCフィルタ(回路に直結された抵抗と接地されたコンデンサからなるフィルタ)によって構成されている。 One low-pass filter 154 is connected to each of the plurality of analog signal input units 152. In the present embodiment, the low-pass filter 154 is configured by an RC filter (a filter including a resistor directly connected to a circuit and a grounded capacitor).
マルチプレクサ156は複数のローパスフィルタ154に接続され、択一的に信号を選択する。選択されていない信号は、理論的にはごく微量の電流が接地に流れている可能性もあるが、本実施形態の構成においては無視することができる。
A/D変換部158は、マルチプレクサ156から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号はFPGA160を解して制御コンピュータ112へと送られる。FPGA160はデータ処理の他、アナログ信号入力部152やマルチプレクサ156、A/D変換部158の動作を制御する機能を有している。
The A /
上記構成によれば、全てのアナログ信号入力部152において、常にマルチプレクサ156まで信号が到達している。そしてローパスフィルタ154がマルチプレクサ156よりもアナログ信号入力部152側にあり、アナログ信号入力部152からの信号を予め受けているため、ローパスフィルタ154はアナログ信号入力部152から信号が入力され始めた時点から(切り換えを待つことなく)予め整定が開始し、完了している。
According to the above configuration, the signal always reaches the
換言すれば、全てのローパスフィルタ154において同時に整定が開始される。従って試験を行うに際して整定を待つための所要時間は初回の1つ分の時間(1回分の時間)のみであって、以後はマルチプレクサ156の切り換えた後に整定時間を待つことなくデータ取得を行ってよい。これにより極めて高速に信号の切り換えをすることができ、従来のようにスイッチを切り換えるごとに整定を待っていた場合と比べて、飛躍的に切り換え時間を短縮することができる。
In other words, settling is started simultaneously in all the low-pass filters 154. Therefore, the time required to wait for settling when performing the test is only the time for the first time (time for one time). After that, after switching the
また、さらに切り換えを高速にするために、1つのPEカード122の中でもアナログ信号入力部152をグループ分けし、グループごとにマルチプレクサ156、A/D変換部158を設けて、並行処理することでもよい。この場合においても、切り換えが高速であることから、一つのA/D変換部158について、より多くのピン(すなわち、より多くのアナログ信号入力部152)を受け持つことができる。従ってグループ分けするとしても、従来技術よりもグループ数を少なくすることができ、A/D変換部158の数を削減することができるため、コスト低減および装置の小型化を図ることができる。
Further, in order to make switching faster, analog signal input units 152 may be grouped in one
なお、RCフィルタは比較的整定時間が長いが、本発明によれば整定時間を待つ必要が無くなるため、支障なく好適に採用することができる。また抵抗およびコンデンサは、具体的には、例えば1005サイズ(長さ1mm、幅0.5mm)のチップによって構成することができる。従ってアナログ信号入力部152と同数のローパスフィルタ154を構成したとしても、基板サイズが増大することはない。またこのようなチップ部品は廉価であるため、ローパスフィルタ154の数が増えるとはいえ、生産コストの上昇は最低限に抑えることができる。 The RC filter has a relatively long settling time, but according to the present invention, it is not necessary to wait for the settling time, and therefore it can be suitably used without any trouble. Specifically, the resistor and the capacitor can be configured by, for example, a 1005 size (length 1 mm, width 0.5 mm) chip. Therefore, even if the same number of low-pass filters 154 as the number of analog signal input units 152 are configured, the substrate size does not increase. Further, since such chip parts are inexpensive, an increase in production cost can be minimized even though the number of low-pass filters 154 increases.
なお、本実施形態においては信号選択回路を半導体試験装置に適用して説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、任意の装置に設けられる信号選択回路として構成することができる。 In the present embodiment, the signal selection circuit is applied to a semiconductor test apparatus. However, the present invention is not limited to this and can be configured as a signal selection circuit provided in an arbitrary apparatus.
すなわち図4に示すように、複数のアナログ信号入力部152と、複数のアナログ信号入力部152にそれぞれ接続された複数のローパスフィルタ154と、複数のローパスフィルタ154に接続され、択一的に信号を選択するマルチプレクサ156とを備えていれば、本発明にかかる信号選択回路を構成することができる。この構成により、信号選択の高速化を図ることができ、またコスト低減および装置の小型化を図ることができる。
That is, as shown in FIG. 4, a plurality of analog signal input units 152, a plurality of low-pass filters 154 connected to the plurality of analog signal input units 152, and a plurality of low-pass filters 154, respectively, are alternatively signaled. And a
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、例えばICやLSIなどの被試験デバイスの電気的試験を行う半導体試験装置、およびこれに備えられる信号選択回路として利用することができる。 The present invention can be used as, for example, a semiconductor test apparatus that performs an electrical test of a device under test such as an IC or LSI, and a signal selection circuit provided therein.
100 …半導体試験装置
110 …本体
112 …制御コンピュータ
114 …中央制御部
120 …テストヘッド
122 …PEカード
130 …パフォーマンスボード
140 …DUT
150 …入出力部
151 …アナログ信号出力部
152 …アナログ信号入力部
154 …ローパスフィルタ
156 …マルチプレクサ
158 …A/D変換部
160 …FPGA
701 …センサ
702 …スイッチ
703 …ローパスフィルタ
704 …A/D変換部
DESCRIPTION OF
150 ... I / O unit 151 ... Analog signal output unit 152 ... Analog signal input unit 154 ... Low-
701 ...
Claims (5)
複数のアナログ信号入力部と、
前記複数のアナログ信号入力部にそれぞれ接続された複数のローパスフィルタと、
前記複数のローパスフィルタに接続され、択一的に信号を選択するマルチプレクサとを備えたことを特徴とする信号選択回路。 A circuit that selectively selects a plurality of analog signals,
A plurality of analog signal inputs;
A plurality of low-pass filters respectively connected to the plurality of analog signal input units;
A signal selection circuit, comprising: a multiplexer connected to the plurality of low-pass filters to selectively select a signal.
前記被試験デバイスから出力された信号が入力される複数のアナログ信号入力部と、
前記複数のアナログ信号入力部にそれぞれ接続された複数のローパスフィルタと、
前記複数のローパスフィルタに接続され、択一的に信号を選択するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部とを備えたことを特徴とする半導体試験装置。 A semiconductor test apparatus for conducting an electrical test of a device under test,
A plurality of analog signal input units to which signals output from the device under test are input;
A plurality of low-pass filters respectively connected to the plurality of analog signal input units;
A multiplexer connected to the plurality of low-pass filters to selectively select a signal;
A semiconductor test apparatus comprising: an A / D converter that converts an analog signal output from the multiplexer into a digital signal.
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