JP5746080B2 - スイッチングマトリクスおよびその半導体素子の特性試験システム - Google Patents

Description

本発明は、スイッチングマトリクスおよびその半導体素子の特性試験システムに関し、特に、前記スイッチングマトリクスのオン・オフ操作を制御するためにセンサおよびコントローラを備えたスイッチングマトリクスおよびその半導体素子の特性試験システムに関する。

各種の測定ユニットを備えた電子測定装置は、半導体または何らかの電子素子の電気的特性の測定および分析にすでに広く応用されている。測定ユニットから引出されている複数本の試験配線を測定ユニットと被試験素子上の素子との電気的な選択点に接続することで、所望の試験を実行するようにしている。集積回路素子の電気的特性の試験時には、慣例によれば、カスタマイズされた、または汎用型のマトリクス装置（またはマルチプレクサ）が、試験装置と複数（または一つ）の被試験素子との間の接続の切換えを容易にするのに用いられている。マトリクス装置は、使用者のコマンドに基づいて、入力ポートから出力ポートまでの任意の組合せを接続するように構成されている。

集積回路素子の電気的特性の試験について言えば、一台以上の試験装置（測定する電気的特性による）をマトリクス装置の入力ポートに接続し、被試験素子をマトリクス装置の出力ポートに接続する。マトリクス装置の入力ポートと出力ポートは前記マトリクス装置またはマルチプレクサの接続チャネルを構成するリレースイッチ（ｒｅｌａｙ ｓｗｉｔｃｈ）に接続されており、そしてマトリクス装置の入力ポートと出力ポートとの間における電気的な接続はリレースイッチにより断接される。上記した技術は、単一素子または組合せ済みの電子モジュールの試験に応用するか、またはプリント回路板上のソケットで試験装置（またはマトリクス装置もしくはマルチプレクサを介して）に直接連結されている回路の試験に応用しても良い。特許文献１、２、３、４および５などの文献にはマトリクス装置を集積回路素子の試験に応用する技術が開示されている。

米国特許第６，０６９，４８４号明細書 米国特許第５，１２４，６３８号明細書 米国特許第５，５５９，４８２号明細書 米国特許第６，７９１，３４４号明細書 米国特許第６，１００，８１５号明細書

本発明では、スイッチングマトリクスのオン・オフ操作を制御するためにセンサおよびコントローラを備えたスイッチングマトリクスおよびその半導体素子の特性試験システムを提供する。

本発明のスイッチングマトリクスの実施例は、スイッチアレイを備えており、前記スイッチアレイは、一つ以上の入力ポートと、一つ以上の出力ポートと、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の電気的な通路を開閉するように配置されている一つ以上のスイッチ素子と、前記電気的な通路の所定の電気的特性を測定するとともに、これに基づいて信号を生成するように配置されている電気的なセンサまたは電気的なセンサアセンブリと、を備えている。

本発明の半導体素子の特性試験システムの実施例は、スイッチアレイと、コントローラとを備えている。前記スイッチアレイは、一つ以上の入力ポートと、一つ以上の出力ポートと、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の電気的な通路を開閉するように配置されている一つ以上のスイッチ素子と、前記電気的な通路の所定の電気的特性を測定するとともに、これに基づいて信号を生成するように配置されている電気的なセンサまたは電気的なセンサアセンブリと、を備えている。前記コントローラは前記信号に基づいて前記スイッチ素子の動作を制御するように配置されている。

下記説明および図面を参照することで、本発明の技術的特徴および長所が完全に理解できる。

本発明の一実施例における半導体素子の試験システムの機能ブロック図。 図１のスイッチングマトリクスの一実施例を例示する図。 本発明の一実施例の人工知能型スイッチングマトリクスを例示する図。

上記では本発明の技術的特徴および長所を広く概略的に説明したが、下記における本発明の詳細な説明により更に明確な理解が得られるであろう。本発明の特許請求の範囲の目的を構成するその他技術的特徴および長所は下記に記載する。本発明が属する技術的分野における当業者であれば、下記に開示する概念および特定の実施例を用いて、その他構造または製造工程を改変または設計して、本発明と同じ目的を容易に達成することができることが理解できるはずである。本発明が属する技術分野における当業者であればまた、このような同等効果の構造は別紙の特許請求の範囲で規定する本発明の技術的思想および範囲から乖離しないということも理解できるはずである。

図１は本発明の一実施例における試験システム１０の機能ブロック図である。前記試験システム１０は測定ユニット１２と、スイッチングマトリクス４０と、被試験素子（例えば集積回路素子）１６と、オペレーティングシステム２０とを備えている。前記スイッチングマトリクス４０はスイッチアレイ３０と、コントローラ１８とを備えている。前記測定ユニット１２は、例えば、被試験素子にバイアス電圧を付与するための電流装置、電圧装置、オシロスコープまたはデジタイザなどの電流源、電圧源またはデジタル信号源といった電源供給手段と、前記被試験素子１６の電気的特性を測定するためのセンサ（図示しない）とを備えてもよい。前記スイッチングマトリクス４０の素子試験用接点は前記被試験素子１６のコンタクトパッドに電気的に接続される。前記オペレーティングシステム２０はディスプレイ２２と、入力装置２４と、メモリ２６と、プロセッサ２８とを備えており、前記オペレーティングシステム２０は前記メモリ２６、前記入力装置２４、前記ディスプレイ２２および前記コントローラ１８の動作を制御するように構成されている。

図２は図１のスイッチアレイ３０の一実施例を例示する図である。前記スイッチアレイ３０はＭ個の行端子（行ポート）とＮ個の列端子（列ポート）とを備えており、このうちＭおよびＮは１以上の整数である。前記行端子１ないしＭは対応する行配線３２に接続され、そして前記列端子１ないしＮは対応する列配線３４に接続されている。行配線３２と列配線３４との間に接続されている二つのノードは、アレイ方式で配列されているスイッチ素子３６（ＳＷ_ｉ，_ｊ）を備えており、この下付き符号のうちの前者は各々の行配線３２に対応する位置を表し、一方後者は各々の列配線３４に対応する位置を表している。スイッチ素子ＳＷ_１，_１がオン（導通）されたときには、行端子１と列端子１との間の電気的な通路が電気的に接続された状態となり、一方、スイッチ素子ＳＷ_１，_１がオフ（切断）されたときには、行端子１と列端子１との間の電気的な通路が電気的に切断された状態となることを表している。前記スイッチ素子３６（ＳＷ_ｉ，_ｊ）は単一のリレースイッチまたはマルチイン−マルチアウト構成（Ａ×Ｂ）としてもよく、このうちＡ、Ｂは１以上の任意の整数値とすることができる。

前記コントローラ１８は、前記プロセッサ２８の変更命令に応じて、前記スイッチ素子３６のオン・オフ状態を制御するように構成されている。本発明の一実施例において、前記スイッチアレイ３０は、前記電気的な通路の所定の電気的特性を測定するとともに、これに基づいて信号を生成するように配置されている電気的なセンサ３８（または電気的なセンサアセンブリ）をさらに備えている。本発明の一実施例において、前記電気的なセンサ３８は電圧センサ、電流センサまたは電力センサであり、前記電気的なセンサアセンブリは電圧センサ、電流センサ、および／または電力センサの組合せである。本発明の一実施例において、前記電気的なセンサ３８は前記行配線３２および／または前記列配線３４に接続されている。本発明の一実施例において、前記コントローラ１８は前記スイッチアレイ３０の内部に統合されるとともに、前記電気的なセンサ３８が前記スイッチアレイ３０により検出した信号を根拠として、前記プロセッサ２８の指示とは無関係となるようにしてもよい。

本発明の一実施例において、前記行端子（行ポート）および前記列端子（列ポート）は入力ポート（前記測定ユニット１２に結合されている）とするか、または出力ポート（前記被試験素子１６に結合されている）とすることができる。前記試験システム１０において、試験信号は前記測定ユニット１２の一つにより生成され、さらに前記スイッチアレイ３０を介して前記被試験素子１６に伝送される。また一方では、前記被試験素子１６の電気信号は前記スイッチアレイ３０を介して前記測定ユニット１２のセンサに伝送される。つまり、前記スイッチアレイ３０の行端子および列端子は双方向の信号伝送機能を備えている。

手動式または自動化された試験システムにおいては、もし高電圧、高電流、および／または高電力を前記スイッチ素子３６に印加する段階において、前記スイッチ素子３６のオンまたはオフ状態を変更すると、前記スイッチアレイ３０が損傷してしまうことがある。高電圧、高電流、および／または高電力が前記スイッチ素子３６の定格数値を超えたときには、前記スイッチ素子３６が損傷してしまいかねない。

図３は本発明の一実施例の人工知能型スイッチングマトリクス４０を例示する図であり、これはＭ×Ｎのスイッチアレイ３０とコントローラ１８とを備えている。本発明の一実施例において、前記電気的なセンサ３８は前記スイッチ素子３６の入力配線または出力配線から印加される電圧、電流、および／または電力を測定するとともに、これに基づいて検出信号を生成する。前記プロセッサ２８の切換え命令を受け取った後、前記コントローラ１８は前記電気的なセンサ３８の検出信号を考慮して、さらにこれにより前記スイッチ素子３６の導通動作を制御する。前記入力ポートと前記出力ポートとの間の電気的な通路の開閉は前記コントローラ１８に依存しており、コントローラ１８は前記スイッチ素子３６の状態を変更する前に、前記スイッチ素子３６を無効（ｄｉｓａｂｌｅ）および有効（ｅｎａｂｌｅ）とする切換え動作を予め行う。このようにして、前記スイッチ素子３６に印加される電圧、電流、および／または電力にて前記スイッチアレイ３０が損傷するのを回避することができる。

本発明の技術内容および技術的特長は上記したとおりであるが、本発明の属する技術分野の当業者であれば、別紙の特許請求の範囲にて規定する本発明の技術的思想および範囲に違わず、本発明の教示および開示で各種の置換および付加を行うことができることが理解できるはずである。例えば、上記にて開示した数多くの製造工程は、別の方法で実施したり、またはその他製造工程で置換したり、または上記した二種類の方式を組み合わせて用いることもできる。

またこれ以外にも、本願の権利範囲は上記にて開示した特定の実施例の製造工程、機器、製造、物質の成分、装置、方法またはステップに限定されるものではない。本発明の属する技術分野の当業者であれば、本発明が教示および開示する製造工程、機器、製造、物質の成分、装置、方法またはステップに基づいて、現在または未来の開発者のいずれを問わず、本願の実施例に開示するものと実質的に同じ方式で実質的に同じ効果を実行して、実質的に同じ結果に到達するものも本発明に使用できることが理解できるはずである。したがって、別紙の特許請求の範囲は、この種の製造工程、機器、製造、物質の成分、装置、方法またはステップに用いるものを包括するのに用いることもできる。

１０ 試験システム
１２ 測定ユニット
１６ 被試験素子
１８ コントローラ
２０ オペレーティングシステム
２２ ディスプレイ
２４ 入力装置
２６ メモリ
２８ プロセッサ
３０ スイッチアレイ
３２ 行配線
３４ 列配線
３６ スイッチ素子
３８ 電気的なセンサ
４０ スイッチングマトリクス

Claims (20)

1. スイッチアレイを備えたスイッチングマトリクスであって、前記スイッチアレイは、
   一つ以上の入力ポートと、
   一つ以上の出力ポートと、
   前記入力ポートと前記出力ポートとの間の電気的な通路を開閉するように配置されている一つ以上のスイッチ素子と、
   前記電気的な通路の所定の電気的特性を前記スイッチ素子の導通前に測定するとともに、これに基づいて信号を生成するように配置されている電気的なセンサまたは電気的なセンサアセンブリと、
   前記信号に基づいて前記スイッチ素子の導通動作を制御するように配置されているコントローラと、
   を備えていることを特徴とするスイッチングマトリクス。
2. 前記電気的なセンサが電圧センサであることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングマトリクス。
3. 前記電気的なセンサが電流センサであることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングマトリクス。
4. 前記電気的なセンサが電力センサであることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングマトリクス。
5. 前記電気的なセンサアセンブリが電圧センサ、電流センサ、および／または電力センサの組合せであることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングマトリクス。
6. 前記電気的な通路が、前記入力ポートを前記スイッチ素子に接続する入力配線を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングマトリクス。
7. 前記電気的なセンサが前記入力配線に接続されていることを特徴とする請求項６に記載のスイッチングマトリクス。
8. 前記電気的な通路が、前記出力ポートを前記スイッチ素子に接続する出力配線を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングマトリクス。
9. 前記電気的なセンサが前記出力配線に接続されていることを特徴とする請求項８に記載のスイッチングマトリクス。
10. 前記電気的なセンサは前記スイッチアレイ内部に設けられていないことを特徴とする請求項１に記載のスイッチングマトリクス。
11. 前記スイッチ素子がアレイ方式で設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングマトリクス。
12. スイッチアレイと、コントローラとを備えた半導体素子の特性試験システムであって、前記スイッチアレイは、
    一つ以上の入力ポートと、
    一つ以上の出力ポートと、
    前記入力ポートと前記出力ポートとの間の電気的な通路を開閉するように配置されている一つ以上のスイッチ素子と、
    前記電気的な通路の所定の電気的特性を前記スイッチ素子の導通前に測定するとともに、これに基づいて信号を生成するように配置されている電気的なセンサまたは電気的なセンサアセンブリと、
    を備えており、
    前記コントローラが前記信号に基づいて前記スイッチ素子の導通動作を制御するように配置されていることを特徴とする半導体素子の特性試験システム。
13. 前記電気的なセンサが電圧センサであることを特徴とする請求項１２に記載の試験システム。
14. 前記電気的なセンサが電流センサであることを特徴とする請求項１２に記載の試験システム。
15. 前記電気的なセンサが電力センサであることを特徴とする請求項１２に記載の試験システム。
16. 前記電気的な通路が、前記入力ポートを前記スイッチ素子に接続する入力配線を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の試験システム。
17. 前記電気的なセンサが前記入力配線に接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の試験システム。
18. 前記電気的な通路が前記出力ポートを前記スイッチ素子に接続する出力配線を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の試験システム。
19. 前記電気的なセンサが前記出力配線に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の試験システム。
20. 前記スイッチ素子がアレイ方式で設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の試験システム。

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