JP2573476Y2 - Ic微小電流測定装置 - Google Patents

Ic微小電流測定装置

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JP2573476Y2 JP1992000836U JP83692U JP2573476Y2 JP 2573476 Y2 JP2573476 Y2 JP 2573476Y2 JP 1992000836 U JP1992000836 U JP 1992000836U JP 83692 U JP83692 U JP 83692U JP 2573476 Y2 JP2573476 Y2 JP 2573476Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、IC試験装置に使用
される微小電流測定装置に関し、特に測定の高速化に係
わる。
【0002】
【従来の技術】半導体ICのCMOS化が進み、その端
子ピンの入力電流が極めて小さくなっているので、IC
試験装置には微小電流測定装置が不可欠である。従来の
この種の装置は図4に示すように、電圧印加電流測定回
路(以下IM回路と言う)1と、被試験IC2の端子ピ
ンPi と対応して設けられる複数のピンエレクトロニッ
クス回路(以下PE回路と言う)3と、接続ケーブル4
と、複数のグループスイッチKj とで構成される。
【0003】IM回路1は、PE回路3側とのインター
フェースとして、フォース(Force)端子F、セン
ス(Sense)端子S及びガード(Guard)端子
uが設けられている。D/A変換器5の出力電圧V1
は抵抗器R1 を通じて、非反転入力端子が共通電位点に
接続された演算増幅器A1 の反転入力端子に供給され
る。演算増幅器A1 の出力は電流測定用抵抗器RM を通
じてフォース端子Fに供給され、更に接続ケーブル4及
びPE回路3を介して被試験IC2の端子ピンPi に供
給される。
【0004】その端子ピンPi に発生した電圧Vp はセ
ンス端子Sに入力され、更に電圧ホロア回路6に入力さ
れる。電圧ホロア回路6の出力は抵抗器R2 を通じて演
算増幅器A1 の反転入力端子に供給される。電圧ホロア
回路6は、演算増幅器A2 の反転入力端子をその出力端
子に接続し、その非反転入力端子を電圧入力端子として
構成される。ガード端子Gu は演算増幅器A2 の反転入
力端子に接続される。
【0005】演算増幅器A1 の入力電圧をV2 、出力電
圧をV3 、利得をAとすれば、V3=−AV2 であり、
従ってV2 =−V3 /Aと表される。V3 は有限の確定
値であり、利得Aは極めて大きいので(理想的には無限
大)、入力電圧V2 は微小となり、ゼロと見なすことが
できる。従って、抵抗器R1 とR2 との接続点の電位は
共通電位と等しくなるので、仮想接地点と呼ばれる。抵
抗器R1 (その抵抗値もR1 で代用する。以下同様)の
電流は I=V1 /R2 …(1) この電流Iは、演算増幅器A1 の入力抵抗が極めて大き
いので(理想的には無限大)、抵抗器R2 側に流れ、演
算増幅器A2 に吸い込まれる。演算増幅器A2の出力端
の電圧V0 は、 V0 =−R2 I=−(R2 /R1 )V1 … (2) となる。演算増幅器A2 の非反転入力端子の入力抵抗は
極めて大きいので(理想的には無限大)、端子ピンPi
より配線抵抗や接触抵抗及びセンス端子Sを通じて電圧
ホロア回路6に流入する電流は極めて小さく、無視する
ことができる。従ってこれらの接続媒体で電圧降下は発
生せず、端子ピンPi の電圧Vp がそのまま電圧ホロア
回路6に入力される。電圧ホロア回路6はよく知られて
いるようにその入力電圧Vp と等しい出力電圧V0 が発
生するので、(2)式より Vp =V0 =−(R2 /R1 )V1 … (3) となる。このように端子ピンPi には、D/Aコンバー
タ5の出力電圧V1 と抵抗器R1 ,R2 の抵抗値の比R
2 /R1 とで決まる(3)式の定電圧V0 が印加され
る。その結果、端子ピンPi に流れる微小電流は、測定
用抵抗器RM の両端電圧を増幅器A3 を通じてA/D変
換器7に入力して、測定される。
【0006】PE回路3はプリント配線回路で構成さ
れ、IM回路1のフォース端子F、センス端子S及びガ
ード端子Gu に接続ケーブル4を通じてそれぞれインタ
ーフェースするフォース端子f、センス端子s及びガー
ド端子guと、被試験IC2の端子ピンPi に接続され
る試料端子dとが設けられる。PE回路3には、ホース
端子f及び試料端子d間をオン又はオフするスイッチK
fdと、スイッチKfdと連動してセンス端子s及び試料端
子d間をオン又はオフするスイッチKsdが実装される。
これらスイッチKfd,KsdをPEスイッチと呼ぶ。ま
た、PE回路3には対応する端子ピンにテストパターン
を供給するためのドライバ9や、その結果、被試験IC
の端子ピンに出力された応答パターンを予測パターンと
比較する比較器10がスイッチを介して試料端子dに接
続されている。しかし、これらの回路はこの考案と直接
的な関係が無いので、これ以上の説明を省略する。
【0007】センス端子sとPEスイッチKsd間はセン
ス配線パターン12で、またフォース端子fとPEスイ
ッチKfd間はホース配線パターン11で接続される。こ
れらの配線パターンに沿って、ガード配線パターン13
がガード端子guよりPEスイッチ8の近傍迄延長さ
れ、PEスイッチKsd,Kfdにシールドカバーがある場
合には、それに接続される。
【0008】複数のPE回路3は、mj (j=1〜n)
個づつ組合されて第1グループG1のPE回路PE1
PEm1乃至第nグループGn のPE回路PE1 〜PEmn
にグループ分けされる。これら各グループGj (j=1
〜n)のmj 個のPE回路は、フォース端子f同志、セ
ンス端子s同志及びガード端子gu同志がそれぞれ接続
されて、グループスイッチKjf,Kjs,Kjg(まとめて
j で表す)をそれぞれ介して、接続ケーブル4のフォ
ース線21、センス線22及びこれらの線をシールドす
るシールド部23の各一端にそれぞれ接続される。それ
らの各他端は、IM回路1のフォース端子F、センス端
子S及びガード端子Gにそれぞれ接続される。なお図4
は各グループのPE回路数mj が相等しく、mj =mの
場合を示している。
【0009】このようにグループスイッチKj を設けて
PE回路をグループ分けする理由は、PE回路の個数が
例えば512にも達し、f,s,gu端子(同じ符号同
志が並列に接続される)の絶縁が低下するのを防止する
ためである。複数のPE回路3は図5に示すように1枚
又は複数のプリント配線基板24に実装される。IM回
路1及び複数のPE回路3には図示していない共通の電
源装置より動作電源及び共通電位が与えられている。
【0010】PE回路3のフォース端子f、センス端子
s及びガード端子guよりそれぞれ延長されるフォース
配線パターン11、センス配線パターン12及びガード
配線パターン13と、共通電位が与えられる共通配線L
G との間には、プリント配線基板材料が介在し、PEス
イッチがオフの場合、図6Aに示すような、電気的等価
回路Eで表される。即ち、これらの各端子f,s,gu
は,抵抗器Ra と、コンデンサCa と、コンデンサCb
及び抵抗器Rb の直列回路との並列接続回路を介して共
通電位点に接続される。これらのコンデンサ及び抵抗器
の定数はプリント基板の材質に依存する。前記回路Eを
基板RC回路と呼ぶ。
【0011】いま、各端子f,s又はguに時間t=0
に直流電圧Vi を印加したとすれば、これら各素子に図
6Bに示すような電流IRa,ICa,IcbRbが流れる。I
Raは一定であるが、Ica,IcbRbは時間と共に減少す
る。IcbRbの時定数は特に大きく、誘電体吸収特性を示
している。PE回路3は各グループ毎にm個づつIM回
路1側が並列に接続されるので、各電流IRa,Ica,I
cbRbをグループ当りで合計すればそれぞれm倍となる。
【0012】なお、図4,図5のPE回路のフォース配
線11及びセンス配線12には(3)式の相等しい電圧
0 及びVp がそれぞれ印加されるので、その時両配線
間を絶縁抵抗を通じて流れる電流はゼロとなる。被試験
IC2の各端子ピンPi の電流を測定する場合には、第
1グループG1のPE回路PE1 〜PEm に対応する端
子ピンP1 〜Pm の電流が順次測定され、次に第2グル
ープG2 のPE回路PE1 〜PEm に対応する端子ピン
m+1 〜P2mの電流が順次測定され、以下同様となる。
即ち、図7に示すように、時間t=t1 の時点にグルー
プスイッチK1 がオンとされ、第1グループG1 のPE
回路PE1 〜PEm の各フォース端子fに定電圧V0
印加される。それと同時にG1 のPE回路PE1 のPE
スイッチKsd,Kfdがオンとされ、端子ピンP1 に電圧
0 が印加される。このときグループG1 の他のPE回
路PE2 〜PEm のPEスイッチはオフである。しか
し、第1グループの各PE回路の端子f,s,guはそ
れぞれ同じ符号のものが互いに接続されているから、こ
れら各端子に接続される前記基板RC回路E(Ef ,E
s ,Eg )(G1 のm回路分)に同時に充電電流が流れ
る。即ち、各端子f及びsにつながる基板RC回路
f ,Es はIM回路1の演算増幅器A1 の出力により
充電され、端子guにつながる基板RC回路Eg は演算
増幅器A2 の出力により充電される。IM回路1のフォ
ース端子Fより図7Lに示すような過渡電流IM が流れ
る。端子ピンP1 の電流I1 は、t=t1 よりガード時
間Tg だけ経過して、基板RC回路を流れる過渡電流の
大きさが無視できる程度に小さくなった、期間T1 (時
間長Δ)に行われる。電流I1 の測定が終ると、第1グ
ループG1 のPE回路PE2 ,PE3 …PEm のPEス
イッチKfd,Ksdが順次Δ時間だけオンになるT2 ,T
3 …Tm の時間に端子ピンP2 〜Pm の電流I2 〜Im
それぞれ測定される。
【0013】第1グループG1 に対応する端子電流の測
定がt=t2 に終了すると、グループスイッチK1 はオ
フとなり、代ってグループスイッチK2 がオンとされ、
第2グループG2 に対応する端子ピンPm+1 〜P2mの各
電流が同様に測定される。この場合にも、端子ピンP
m+1 の電流を測定する前に、基板RC回路Eを充電する
ためのガード時間Tg が設けられるのは勿論である。
【0014】
【考案が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のIC微小電流測定装置では、被測定IC2の端子ピ
ンはmj 個づつnグループに分けられ、各グループの各
端子ピンの電流I1 〜Imjを測定するに先だって、基板
RC回路Eを充電させるために、比較的長いガード時間
g を各グループ毎に設定しなければならず、測定時間
が長くなる欠点があった。この考案の目的は、この従来
の欠点を解決して、電流測定時間を短縮させようとする
ものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1の考案では、グ
ループスイッチKjg(j=1〜n)を削除し、その該当
配線を短絡し、グループスイッチKjsの前記PE回路側
をガード用グループスイッチKjgs を通じて前記接続ケ
ーブルのシールド部の一端に接続し、前記グループスイ
ッチKjs及びKjfの各PE回路側を抵抗器Rfsで接続す
る。そのガード用グループスイッチKjgs を前記グルー
プスイッチKj がオンの時オフ、オフの時オンとする。
【0016】また、前記各グループGj の前記ガード時
間Tg を、前記第1グループG1 を除いてゼロに設定す
る。請求項2の考案では、前記グループスイッチKjs
びKjfの各PE回路側を抵抗器Rfsで接続する代りに、
前記グループスイッチKjfのPE回路側をガード用グル
ープスイッチKjgf (前記ガード用グループスイッチK
jgs と連動する)を通じて前記接続ケーブルのシールド
部の一端に接続する。
【0017】
【実施例】請求項1の考案の実施例を図1、図2を参照
して説明する。図1には図4と対応する部分に同じ符号
に付し、重複説明を省略する。請求項1の考案では、従
来のグループスイッチKjg(j=1〜n)を削除され、
その該当配線は短絡される。グループスイッチKjsのP
E回路側をガード用グループスイッチKjgs を通じて接
続ケーブル4のシールド部23の一端に接続する。また
グループスイッチKjs及びKjfの各PE回路側を抵抗器
fsで接続する。そして、このガード用グループスイッ
チKjgs をグループスイッチKj がオンの時オフ、オフ
の時オンに制御する。
【0018】このようにすると、第1グループG1 を測
定する際のガード時間Tg において、第1グループG1
の各PE回路の端子f,s,guにそれぞれつながる各
基板RC回路E(Ef ,Es ,Eg )が定電圧V0 で充
電されるのみならず、その他のグループG2 〜Gn の各
PE回路の各基板RC回路Eも、直接、或いはガード用
グループスイッチKjgs 、更には抵抗器Rfsを介して、
IM回路1の電圧ホロア回路6(演算増幅器A2 )の出
力V0 によって同時に充電される。従って、グループG
2 〜Gn の測定では、従来のように基板RC回路Eを充
電させるためのガード時間Tg を設ける必要がなくな
り、それだけ測定時間を短縮できる。
【0019】また、抵抗器Rfsを設ける代りに、図3に
示すように、グループスイッチKjfのPE回路側をガー
ド用グループスイッチKjgf を通じて接続ケーブル4の
シールド部の一端に接続する。そして同スイッチKjgf
を他のガード用グループスイッチKjgs と連動して、グ
ループスイッチKj がオンの時オフ、オフの時オンに制
御する。この場合には、端子fにつながる基板RC回路
f は、同スイッチKjgf を通じてIM回路1の電圧ホ
ロア回路6の出力V0 により充電される。図1ではスイ
ッチKjgf の代りに抵抗器Rfsを設けることにより簡略
化、経済化を図っている。
【0020】
【考案の効果】以上述べたように、この考案では、従来
のグループスイッチKjgを削除し、ガード用グループス
イッチKjgs 及び抵抗器Rfs(又はガード用グループス
イッチKjgs )を設けることによって、被試験IC2の
各端子ピンの電流を測定するに先だって、第1グループ
1 のみならず全てのグループのPE回路の基板RC回
路Eをガード時間Tg の間に同時に充電させることがで
きる。従って、各グループ毎に基板RC回路Eを毎回充
電させるためにガード時間Tg を設定する必要がないの
で、それだけ電流測定時間を短縮できる。
【0021】この考案では、従来のグループスイッチK
jgが削除され、全てのPE回路のgu端子が並列接続さ
れ、それだけgu端子の共通電位点に対する絶縁抵抗は
低下するが、gu端子はIM回路1の電圧ホロア回路6
の出力に接続されており、電圧ホロア回路6の出力抵抗
(内部抵抗)に極めて小さい(理想的にはゼロである)
ので、何等問題になることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の請求項1の実施例を示す回路図。
【図2】図1の実施例のタイミングチャート。
【図3】図1の要部の変形例を示す回路図。
【図4】従来のIC微小電流測定装置の回路図。
【図5】図4のPE回路を実装したプリント配線基板の
断面図。
【図6】Aは図4のPE回路の端子f(又はs又はg
u)及びPEスイッチ間の配線パターン11(又は12
又は13)と共通電位点との間の基板材質に関係する電
気的等価回路、BはAの要部の波形図。
【図7】図4のタイミングチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 31/26 G01R 31/28 G01R 19/00

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧印加電流測定回路(以下IM回路と
    言う)と、被試験ICの端子ピンに対応して設けられる
    複数のピンエレクトロニックス回路(以下PE回路と言
    う)と、接続ケーブルと、グループスイッチとを有し、 前記IM回路は、前記PE回路側とのインターフェース
    として、フォース(Force)端子F、センス(Se
    nse)端子S及びガード(Guard)端子Gu を有
    し、D/A変換器の出力電圧を第1抵抗器を通じて、非
    反転入力端子が共通電位点に接続された第1演算増幅器
    の反転入力端子に供給し、その第1演算増幅器の出力を
    電流測定用抵抗器を通じて前記フォース端子Fに供給
    し、前記センス端子Sに入力された電圧を電圧ホロア回
    路(第2演算増幅器の反転入力端子をその出力端子に接
    続し、その非反転入力端子を電圧入力端子として構成さ
    れる)に供給し、その電圧ホロア回路の出力を第2抵抗
    器を通じて前記第1演算増幅器の反転入力端子に供給
    し、前記ガード端子Gu を前記第2演算増幅器の反転入
    力端子に接続して構成され、前記接続ケーブル、グルー
    プスイッチ及びPE回路を順次通じて被試験ICの各端
    子ピンに順次定電圧を印加して、その時各端子ピンに流
    れる電流を、前記測定用抵抗器の両端電圧より測定する
    ものであり、 前記PE回路は、プリント配線回路で構成され、前記I
    M回路の前記フォース端子F、センス端子S及びガード
    端子Gu と前記接続ケーブルを通じてそれぞれインター
    フェースするフォース端子f、センス端子s及びガード
    端子guと、被試験ICの1つの端子ピンに接続される
    試料端子dと、PEスイッチ(前記フォース端子f及び
    試料端子d間をオン又はオフするスイッチKfdと、その
    スイッチKfdと連動して前記センス端子s及び試料端子
    d間をオン又はオフするスイッチKsdとより成る)とを
    有し、 前記複数のPE回路は、mj (j=1〜n)個づつ組合
    されて第1グループG 1 のPE回路PE1 〜PEm1乃至
    第nグループGn のPE回路PE1 〜PEmnに分けら
    れ、各グループGj (j=1〜n)のPE回路は、前記
    フォース端子f同志、センス端子s同志及びガード端子
    gu同志がそれぞれ接続されて、共通の互いに連動する
    前記グループスイッチKjf,Kjs及びKjg(まとめてK
    j で表す)をそれぞれ介して、前記接続ケーブルのフォ
    ース線、センス線及びこれらホース線及びセンス線をシ
    ールドするシールド部の各一端にそれぞれ接続され、そ
    れらフォース線、センス線及びシールド部の他端は、前
    記IM回路のフォース端子F、センス端子S及びガード
    端子Gu にそれぞれ接続され、 被試験ICの各端子ピンの電流を測定する場合には、先
    ず前記グループスイッチK1 をオンにするとほぼ同時
    に、第1グループG1 の前記PE回路PE1 の前記PE
    スイッチKfd,Ksdをオンとし、その時点より所定のガ
    ード時間Tg だけ経過した時点より所定のΔ時間の間に
    被試験ICの対応する端子ピンP1 の電流を測定し、以
    後第1グループG1 の各PE回路PE2 〜PEm1の前記
    PEスイッチKsd,Kfdを時間Δだけ順次オンとして、
    各端子ピンの電流を測定し、以下グループスイッチ
    2 ,K3 …Kn を順次オンにして、前記第1グループ
    1 と同様の測定を繰返し行うIC微小電流測定装置に
    おいて、 前記グループスイッチKjg(j=1〜n)を削除し、そ
    の該当配線を短絡し、前記グループスイッチKjsの前記
    PE回路側をガード用グループスイッチKjgs を通じて
    前記接続ケーブルのシールド部の一端に接続し、 前記グループスイッチKjs及びKjfの各PE回路側を抵
    抗器Rfsで接続し、そのガード用グループスイッチK
    jgs を前記グループスイッチKj がオンの時オフ、オフ
    の時オンとなし、 前記各グループGj の前記ガード時間Tg を、前記第1
    グループG1 を除いてゼロに設定することを特徴とす
    る、 IC微小電流測定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記グループスイッ
    チKjs及びKjfの各PE回路側を抵抗器Rfsで接続する
    代りに、前記グループスイッチKjfのPE回路側をガー
    ド用グループスイッチKjgf (前記ガード用グループス
    イッチKjgs と連動する)を通じて前記接続ケーブルの
    シールド部の一端に接続したことを特徴とするIC微小
    電流測定装置。
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