JP4985287B2 - 信号測定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、信号測定装置に関する。
従来、DUT(Device Under Test:被試験デバイス)に電気信号を入力して試験する半導体試験装置が知られている。例えば、波形発生器及び波形測定器を備え、波形発生器で発生した入力信号をDUTに入力し、また波形発生器から出力された入力信号を波形測定器で測定する半導体試験装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
先ず、図7を参照して、上記従来の半導体試験装置としての半導体試験装置2を説明する。図7に、従来の半導体試験装置2の構成を示す。半導体試験装置2は、DUTボード60と、波形発生器110と、波形測定器120と、2本のケーブル71と、を備えて構成される。半導体試験装置2は、DUTへの信号入力時の構成である。
DUTボード60は、ボード上にDUT61が設けられている。波形発生器110は、波形発生部10を備える。波形測定器120は、波形測定部20を備える。DUT61と波形発生部10とが、一本のケーブル71を介して接続され、DUT61と波形測定部20とが、もう一本のケーブル71を介して接続されている。
波形発生部10は、DUT61へ入力する信号を発生して出力する。より具体的には、波形発生部10は、試験用のデジタル信号をD/A(Digital to Analog)変換し、電圧調整し、フィルタリングして試験用のアナログ信号を出力する。波形発生部10から出力されたアナログ信号は、ケーブル71を介してDUT61に入力される。
波形測定部20は、DUT61から出力された信号を測定する。DUT61から出力されたアナログ信号は、ケーブル71を介して波形測定部20に入力される。波形測定部20は、DUT61から入力されたアナログ信号を電圧調整しフィルタリングしA/D(Analog to Digital)変換してDUT61の測定信号としてのデジタル信号を得る。
次いで、図8を参照して、診断時の半導体試験装置2としての半導体試験装置2Aを説明する。図8に、診断ボード80を含む半導体試験装置2Aの構成を示す。以下、同じ装置、部には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
半導体試験装置2Aは、診断ボード80と、波形発生器110と、波形測定器120と、ケーブル71と、を備えて構成される。診断ボード80は、折り返し部81を有する。折り返し部81と波形発生部10とが、一本のケーブル71を介して接続され、折り返し部81と波形測定部20とが、もう一本のケーブル71を介して接続されている。半導体試験装置2Aは、半導体試験装置2において、DUTボード60を診断ボード80に代えたものである。半導体試験装置2Aは、波形発生器110、波形測定器120の診断時の構成である。
波形発生器110、波形測定器120は、それぞれ、信号のフィルタリングを行うためのフィルタ部を備える。このため、波形発生器110、波形測定器120のカットオフ周波数等を診断するときに交流信号が必要である。このような診断を行う際、多くの場合は波形発生器と波形測定器との間に折り返し経路を設け、波形発生器からは交流信号を発生し、波形測定器で交流信号を測定する。このため、半導体試験装置2Aにおいて、DUTボード60とは別に用意された診断ボード80が接続されて診断が行われる。波形発生器110と波形測定器120との間は、ケーブル71及び折り返し部81により、折り返し経路が形成されている。
次に、図9を参照して、従来の半導体試験装置3を説明する。図9に、従来の半導体試験装置3の構成を示す。半導体試験装置3は、DUTボード60と、波形測定器130と、ケーブル71と、を備えて構成される。
波形測定器130は、波形発生器110と、波形測定器120と、を備える。半導体試験装置3は、半導体試験装置2に比べて主流になりつつある構成であり、波形発生器110、波形測定器120の両方が同一モジュール上に搭載された構成である。半導体試験装置3は、DUT61と、波形発生部10、波形測定部20とが、ケーブル71を介して接続される。半導体試験装置3では、半導体試験装置2と同様にしてDUT61が試験される。
次に、図10〜図12を参照して、従来の半導体試験装置4を説明する。図10に、従来の半導体試験装置4の構成を示す。半導体試験装置4は、DUTボード60Aと、波形測定器130と、ケーブル71と、を備えて構成される。DUTボード60Aは、DUT61と、ユーザリレー部62と、を備える。
ユーザリレー部62は、DUT61に接続され、DUT61のI/O部として機能し、ユーザによる開閉設定が可能なリレー部である。半導体試験装置4において、ユーザリレー部62と波形発生部10とが一本のケーブル71を介して接続され、ユーザリレー部62と波形測定部20とが、もう一本のケーブル71を介して接続される。
昨今では、DUTのピン数が膨大となっている。このため、同一ピンで複数の機能をモードによって切り替えるDUTが少なくない。このような場合、DUTボード上には波形発生部と波形測定部との接続を切り替えるリレーが必要である。このため、半導体試験装置4では、ユーザリレー部62を設けている。
次いで、図11を参照して、半導体試験装置4でユーザがDUT61への入力波形をモニタする動作について説明する。図11に、ユーザが入力波形をモニタする状態の半導体試験装置4を示す。
ユーザによる波形発生部10の設定のデバッグ時に、図11に示すように、ユーザリレー部62が、DUT61と波形発生部10及び波形測定部20との接続側に切り替えられる。そして、波形発生部10から出力された入力信号は、ケーブル71を介してDUT61に入力されるとともに、ケーブル71を介して波形測定部20に入力される。ユーザは、波形測定部20により測定された信号の波形をコンピュータの表示部に表示させることでDUT61への入力信号をモニタできる。
次いで、図12を参照して、ユーザが入力波形をモニタする別の構成例としての半導体試験装置4Aを説明する。図12に、オシロスコープ90を含む半導体試験装置4Aの構成を示す。半導体試験装置4Aは、DUTボード60Bと、波形測定器130と、各一本のケーブル73,74と、オシロスコープ90と、を備えて構成される。
DUTボード60Bは、DUT61と、ユーザリレー部62と、ユーザリレー部63と、を備える。ユーザリレー部63は、ユーザリレー部62に追加されたリレー部であり、ユーザリレー部62に接続される。オシロスコープ90は、入力信号の波形を測定して表示する。ケーブル73は、波形発生部10とユーザリレー部62とに接続される。ケーブル74は、ユーザリレー部63とオシロスコープ90とに接続される。
半導体試験装置4と同様に、ユーザによる波形発生部10の設定のデバッグ時に、ユーザリレー部62が、DUT61と波形発生部10との接続側に切り替えられ、ユーザリレー部63が、ユーザリレー部62(波形発生部10)とオシロスコープ90との接続側に切り替えられる。そして、波形発生部10から出力された入力信号は、ケーブル73を介してDUT61に入力されるとともに、ケーブル74を介してオシロスコープ90に入力される。ユーザは、オシロスコープ90により測定された信号の波形を表示させることでDUT61への入力信号をモニタできる。
特開平6−273488号公報
しかし、従来の半導体試験装置2,2A,3の構成では、診断時に、診断専用の診断ボード80が必要であり、診断ボード80分がコスト高になり、またユーザによる診断ボード80の交換の作業負担が大きく、さらに、交換作業により半導体試験装置のダウンタイムが長くなるという問題があった。
また、従来の半導体試験装置4,4Aの構成では、DUTボード60Aがユーザリレー部62を有する。このため、DUTボード60Aの設計者が開発の事前にDUT61のピン機能について十分検討をし、リレーをおくべきか否かを決定する必要があり、開発の作業負担が増大し開発期間が長くなっていた。また、ユーザリレー部62のリレーの個数が増えると、DUTボード60A上の実装の自由度が低下するので、DUTボードの開発の作業負担が増大し開発期間が長くなっていた。これらを解決するために、DUT61の設計要員の増加やコスト増しによるDUTボード作成期間の短縮を行えば、コスト高の原因となっていた。さらに、リレーは寿命による交換が必要である。このため、ユーザリレー部62のリレーの個数が増えると、その交換の作業負担及びメンテナンス費が増大するという問題があった。
また、従来の半導体試験装置4は、通常とは別の経路に波形測定部20を接続するため浮遊容量が発生する。このため、信号周波数が高くなると波形測定部20でモニタした信号の波形とDUT61端での実際の信号の波形とがずいぶん異なるおそれがあった。また、ケーブル71の経路が長いため、外来ノイズの影響もあった。半導体試験装置4Aは、通常とは別の経路にオシロスコープ90を接続するため、浮遊容量が発生する。このため、信号周波数が高くなると、オシロスコープ90でモニタした信号の波形とDUT61端での実際の信号の波形とがずいぶん異なるおそれがあった。また、半導体試験装置2Aにおいても、診断ボード80を介するため、信号経路が長くなり、外来ノイズの影響があった。
本発明の課題は、被試験デバイスの試験及び診断における装置構成を簡単にし、メンテナンスを容易にしてメンテナンス費を削減し、被試験デバイスのボードの開発を容易にして開発コストを削減し開発期間を短縮し、被試験デバイス試験用及び診断用の信号を正確に測定し、ダウンタイムを低減することである。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明の信号測定装置は、
被試験デバイスの試験用又は診断用の信号を発生して出力する信号発生部と、
入力される信号を測定する信号測定部と、
前記信号発生部及び前記信号測定部に接続可能な共通割り込み経路と、
前記共通割り込み経路に設けられ、前記被試験デバイスと接続可能な1つのピンと、
前記信号発生部と前記共通割り込み経路の前記ピンとの間の第1のリレーと、前記信号測定部と前記共通割り込み経路の前記ピンとの間の第2のリレーと、を有し、当該第1のリレー及び第2のリレーの開閉を行うリレー部と、を備える。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の信号測定装置において、
前記被試験デバイスの試験用又は前記診断用の信号は、交流信号である。
請求項1に記載の発明によれば、共通割り込み経路、ピン及びリレー部を備える。このため、被試験デバイスのボード上のリレーを低減でき、被試験デバイスの試験の装置構成を簡単にでき、被試験デバイスのボードの開発を容易にできて開発期間を短縮でき、メンテナンスを容易にできてメンテナンス費を削減できる。また、リレー部により共通割り込み経路を介して被試験デバイスとピンとを接続すれば、被試験デバイスのボードの開発時に、被試験デバイスのボードのピンの検討と、被試験デバイスのボードの作成とを並行でき、開発を容易にできて開発コストを削減でき開発期間を短縮できる。また、リレー部により共通割り込み経路を介して信号発生部と信号測定部とを接続すれば、外来ノイズ等の影響がなくなり、信号発生部から出力した信号を信号測定部で正確に測定でき、診断時に診断ボードが不要で診断の装置構成を簡単にでき、ボード交換によるダウンタイムを低減できる。
請求項2に記載の発明によれば、交流信号を測定できる。
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。但し、発明の範囲は図示例に限定されない。
先ず、図1を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図1に、本実施の形態の半導体試験装置1の構成を示す。半導体試験装置1は、アナログ信号の電圧を測定する測定器や計測モジュールである。
半導体試験装置1は、DUTボード60と、信号測定装置としての波形測定器100と、ケーブル71と、を備えて構成される。波形測定器100は、信号発生部としての波形発生部10と、信号測定部としての波形測定部20と、共通割り込み経路(AC(Alternating Current)common rail)30と、ピンとしての専用ピン(Pin for AC common rail)40と、リレー部50と、を備えて構成される。
図2及び図3を参照して、波形発生部10及び波形測定部20の内部構成を説明する。図2に、波形発生部10の内部構成を示す。図3に、波形測定部20の内部構成を示す。
図2に示すように、波形発生部10は、コンピュータ11と、デジタル部12と、メモリ13と、DAC(Digital to Analog Converter)14と、電圧調整部15と、フィルタ部16と、を備えて構成される。
コンピュータ11は、制御部、表示部、操作部、記憶部、通信部等を備え、操作部を介してユーザに入力された指示情報等に基づいて、DUT試験用又は診断用の信号のデータを通信部を介してデジタル部12に出力する。デジタル部12は、コンピュータ11から入力された信号のデータからデジタル信号を生成してDAC14に出力する。また、デジタル部12は、信号のデータをメモリ13へバッファリングを行う。メモリ13は、バッファメモリである。
DAC14は、デジタル部12から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して電圧調整部15に出力する。電圧調整部15は、DAC14から入力されたアナログ信号を所望の電圧に調整してフィルタ部16に出力する。フィルタ部16は、ローパスフィルタであり、電圧調整部15から入力されたアナログ信号をフィルタリングしてノイズを除去し、波形発生部10の出力アナログ信号としてDUT61又は波形測定部20へ出力する。
図3に示すように、波形測定部20は、電圧調整部21と、フィルタ部22と、ADC(Analog to Digital Converter)23と、デジタル部24と、メモリ25と、コンピュータ26と、を備えて構成される。
電圧調整部21は、DUT61又は波形発生部10から波形測定部20に入力されたアナログ信号を所望の電圧に調整してフィルタ部22に出力する。フィルタ部22は、ローパスフィルタであり、電圧調整部21から入力されたアナログ信号をフィルタリングして必要な周波数帯域外の成分を除去し、ADC23に出力する。ADC23は、フィルタ部22から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル部24に出力する。
デジタル部24は、ADC23から入力されたデジタル信号から信号のデータを生成してコンピュータ26に出力する。また、デジタル部24は、信号のデータをメモリ25へバッファリングを行う。メモリ25は、バッファメモリである。コンピュータ26は、制御部、表示部、操作部、記憶部、通信部等を備え、デジタル部24から通信部を介して入力された信号のデータに基づいて、DUT試験測定結果又は診断測定結果としての信号のデータを表示部に表示したり、記憶部に記憶する。ユーザは、コンピュータ26の表示部を目視することによりDUT試験測定結果又は診断測定結果をモニタできる。
図1において、共通割り込み経路30は、波形発生部10及び波形測定部20間を高品質の交流信号等が通ることができる経路である。専用ピン40は、共通割り込み経路30に接続して設けられ、DUT61との接続可能なピンである。リレー部50は、共通割り込み経路30上に設けられ、波形発生部10及び専用ピン40の間と、波形測定部20及び専用ピン40の間とにそれぞれ(切り替え)リレーを有し、そのリレーを開閉することで各経路を導通又は遮断する。
DUTボード60は、ボード上に半導体デバイス等の被試験デバイスとしてのDUT61を有する。波形発生器110は、波形発生部10を備える。波形測定器120は、波形測定部20を備える。DUT61と波形発生部10とが、一本のケーブル71を介して接続され、DUT61と波形測定部20とが、もう一本のケーブル71を介して接続されている。
次に、半導体試験装置1の動作を説明する。図1に示すように、半導体試験装置1は、従来の半導体試験装置と同様に、波形発生部10から出力されたDUT入力用のアナログ信号がケーブル71を介してDUT61に入力される。また、DUT61から出力されたアナログ信号がケーブル71を介して波形測定部20に入力され、DUT試験測定結果がコンピュータ26に表示されてユーザにモニタされる。
図4に、DUT61が専用ピン40に接続された半導体試験装置1Aの構成を示す。図4に示すように、半導体試験装置1Aは、半導体試験装置1において、ケーブル71に代えて、一本のケーブル72で波形測定器100とDUT61とを接続した構成である。半導体試験装置1Aにおいて、ケーブル72が専用ピン40に接続されている。
半導体試験装置1Aは、DUT61のピン(図示略)がI/O等の機能を有し、あるときはそのピンが波形発生部10に接続され、またあるときはそのピンが波形測定部20に接続される場合に有用な構成例である。つまり、半導体試験装置1Aの状態において、リレー部50の波形発生部10側を閉じることによって、DUT61(のピン)と波形発生部10とが接続され、また、リレー部50の波形測定部20側を閉じることによって、DUT61(のピン)と波形測定部20とが接続される。
また、DUTボード60の設計者は、DUTボード60の設計に対し、事前にDUT61のピン機能やテスト仕様を十分に検討しなくてもDUT61のピンをとりあえず専用ピン40にケーブル72を介してつないでおくことで、後々ソフトウェアの制御でDUT61(のピン)を波形発生部10や波形測定部20に接続させることが可能である。
図5に、DUT61が波形発生部10に接続された半導体試験装置1Bの構成を示す。図5に示すように、半導体試験装置1Bは、半導体試験装置1において、2本のケーブル71に代えて、一本のケーブル71Aで波形測定器100とDUT61とを接続した構成である。半導体試験装置1Bにおいて、ケーブル71Aが波形発生部10に接続されている。また、リレー部50において、波形発生部10側及び波形測定部20側の両方が閉じられている。
半導体試験装置1Bの構成は、ユーザによる波形発生部10の設定のデバッグ時等、DUT61へ入力するアナログ信号の波形をモニタする場合の構成例である。半導体試験装置1Bにおいて、波形発生部10からDUT入力用のアナログ信号が出力され、そのアナログ信号がケーブル71Aを介してDUT61へ入力されるとともに、そのアナログ信号が共通割り込み経路30を介して波形測定部20へ入力される。波形測定部20のコンピュータ26において、DUT入力用のアナログ信号の波形が表示され、ユーザがその波形をモニタする。
半導体試験装置1Bにおいて、共通割り込み経路30が同一モジュールである波形測定器100に設けられるので、モニタ用のアナログ信号の経路は、図11及び図12に示した従来の半導体試験装置4,4AのようにDUTボード60を経由するよりもずっと短い。
図6に、波形発生部10及び波形測定部20が接続された半導体試験装置1Cの構成を示す。図6に示すように、半導体試験装置1Cは、半導体試験装置1において、ケーブル71が外され、リレー部50において、波形発生部10側及び波形測定部20側の両方が閉じられている。
半導体試験装置1Cの構成は、波形発生部10のフィルタ部16の診断等、交流信号を使った診断の場合の構成である。波形測定器100とDUT61との経路は切れ、同一モジュールである波形測定器100内で、波形発生部10と波形測定部20とが共通割り込み経路30経由で接続される。半導体試験装置1Cは、波形発生部10と波形測定部20との間の経路が、図8に示した従来の半導体試験装置2Aのように診断ボードを使って折り返す経路よりもずっと短く、且つ診断ボードも不要である。
以上、本実施の形態によれば、共通割り込み経路30、専用ピン40及びリレー部50を設ける。DUTボード60開発時には、半導体試験装置1Aのような構成をとれば、とりあえずDUT61のピンと専用ピン40とを接続し、開発者がDUTのピンの検討と、DUTボード60の作成とを並行させることができる。このため、DUTボード60の設計期間を含む開発期間を短縮でき、その開発作業負担を低減でき、その開発コストを削減できる。
また、DUT61のピンが波形発生部10及び波形測定部20のどちらにつながる場合でも、DUTボード60上のリレーが不要となり、共通割り込み経路30及びリレー部50によりDUT61のピンをどちらに接続することもできる。このため、DUTボード60の実装面積が拡大し、設計自由度があがり、DUTボード60の設計期間をさらに短縮できる。さらに、DUTボード60上のリレーが減ることにより、半導体試験装置1Aの構成を簡単にでき、寿命によるリレー交換からくるDUTボード60のメンテナンス作業の負担を低減でき、そのメンテナンス費を削減できる。
また、半導体試験装置1Bのような構成をとれば、波形発生部10と波形測定部20とが共通割り込み経路30経由で接続され、モニタ用のアナログ信号の経路(スタブ:分岐パス)が短くなる。このため、外来ノイズ及び浮遊容量の影響によりDUT61端での実際の入力信号の波形と波形測定部20でモニタした信号の波形とが異なるということが解消され、波形発生部10から出力されたDUT61端での信号の波形が忠実に近い状態で正確に(高品位に)測定(モニタ)できる。また、DUTボード60上のリレーが不要であるので、半導体試験装置1Aと同様に、DUTボード60の設計期間をさらに短縮でき、DUTボード60のメンテナンス作業の負担を低減でき、そのメンテナンス費を削減できる。
また、半導体試験装置1Cのような構成をとれば、診断ボードが不要となる。このため、半導体試験装置1Cの構成を簡単にでき、診断用の専用ボード購入のコストを削減できる。また、診断ボード交換の作業がなくなり、測定作業負担が低減でき、診断ボード交換の工程による半導体試験装置のダウンタイムを低減できる。さらに、波形発生部10と波形測定部20とが共通割り込み経路30経由で接続され、信号経路が短くなり、外来ノイズの影響がなくなるので、波形発生部10から出力された交流信号を波形測定部20で正確に測定できる。
なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る信号測定装置の一例であり、これに限定されるものではない。
上記実施の形態では、波形測定器100内に波形発生部10及び波形測定部20を備える構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、波形測定器内に複数の波形発生部と複数の波形測定部とを搭載する構成としてもよい。この構成では、共通割り込み経路が、任意の波形発生部と任意の波形測定部との間に割り込ませることができるように構成される。
また、波形測定器内に複数の波形発生部と複数の波形測定部とを搭載する構成において、共通割り込み経路が、任意の一つの波形発生部と任意の一つの波形測定部との一対、若しくはあるグループ化された複数の波形発生部及び波形測定部の対に割り込むことができるように構成されることとしてもよい。
また、波形発生部及び波形測定部に接続された共通割り込み経路及びその専用ピンに加えて、波形発生部や波形測定部以外のデジタルパターン発生器、電源供給モジュール等に、別の共通割り込み経路及びその専用ピンが設けられる構成としてもよい。この構成において、複数の専用ピン同士とDUTのピンとを接続させることにより、DUTのピンが任意のモジュール(波形発生部及び波形測定部、デジタルパターン発生器等)に割り込むことができる。
また、上記実施の形態の半導体試験装置1,1A,1B,1Cは、ATE(Automatic Test Equipment)テスタ等の測定器や測定モジュールに応用できる。
その他、上記実施の形態における半導体試験装置の細部構成及び詳細動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本発明に係る実施の形態の半導体試験装置の構成を示す図である。 波形発生部の内部構成を示すブロック図である。 波形測定部の内部構成を示すブロック図である。 DUTが専用ピンに接続された半導体試験装置の構成を示す図である。 DUTが波形発生部に接続された半導体試験装置の構成を示す図である。 波形発生部及び波形測定部が接続された半導体試験装置の構成を示す。 従来の半導体試験装置の構成を示す図である。 診断ボードを含む半導体試験装置の構成を示す図である。 従来の半導体試験装置の構成を示す図である。 従来の半導体試験装置の構成を示す図である。 ユーザが入力波形をモニタする状態の半導体試験装置を示す図である。 オシロスコープを含む半導体試験装置の構成を示す図である。
符号の説明
1,1A,1B,1C 半導体試験装置
60 DUTボード
61 DUT
71,72,71A,73,74 ケーブル
100 波形測定器
10 波形発生部
11 コンピュータ
12 デジタル部
13 メモリ
14 DAC
15 電圧調整部
16 フィルタ部
20 波形測定部
21 電圧調整部
22 フィルタ部
23 ADC
24 デジタル部
25 メモリ
26 コンピュータ
30 共通割り込み経路
40 専用ピン
50 リレー部
2,2A,3,4,4A 半導体試験装置
110 波形発生器
120,130 波形測定器
80 診断ボード
81 折り返し部
60A,60B DUTボード
62,63 リレー部
90 オシロスコープ

Claims (2)

  1. 被試験デバイスの試験用又は診断用の信号を発生して出力する信号発生部と、
    入力される信号を測定する信号測定部と、
    前記信号発生部及び前記信号測定部に接続可能な共通割り込み経路と、
    前記共通割り込み経路に設けられ、前記被試験デバイスと接続可能な1つのピンと、
    前記信号発生部と前記共通割り込み経路の前記ピンとの間の第1のリレーと、前記信号測定部と前記共通割り込み経路の前記ピンとの間の第2のリレーと、を有し、当該第1のリレー及び第2のリレーの開閉を行うリレー部と、を備える信号測定装置。
  2. 前記被試験デバイスの試験用又は前記診断用の信号は、交流信号である請求項1に記載の信号測定装置。
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