KR101319155B1 - 고속 캐패시터 누설량 측정 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 양태들에 따른 시스템들 및 방법들이 기술된다. 시스템들 및 방법들은 캐패시터들의 충전, 소킹 및 측정이 빨리 행해질 수 있도록 한다. 충전 및 소킹은 통상 병렬로 일어나고, 소정의 실시예들은, 각각의 캐패시터를 연속하여 접속을 끊고, 캐패시터에 대한 전압이 사전결정된 임계치에 도달되는 시간을 측정함으로써, 캐패시터 누설량의 측정을 용이하게 한다. 또한, 모든 캐패시터들은 충전 소스로부터 동시에 접속이 끊길 수 있고, 전압들은 각각의 캐패시터에 대해 동시에 측정될 수 있다. 모니터링은 본래 주기적일 수 있다. 누설 값들 및 파라미터들에 대한 산출 디바이스에서 실질적인 시간 절약을 달성할 수 있다.
캐패시터, 충전, 소킹, 누설량 측정

Description

고속 캐패시터 누설량 측정 시스템들 및 방법들{HIGH-SPEED CAPACITOR LEAKAGE MEASUREMENT SYSTEMS AND METHODS}
< 관련 출원의 상호 참조 >
본원은 2006년 1월 27일에 출원된, "고속 캐패시터 누설량 측정들을 위한 시스템 및 방법"을 제목으로 하는 미국 가출원 번호 60/762,967로부터 우선권의 이익을 청구하고, 그 내용들은 본원에 다목적으로 참조로서 포함된다.
< 기술 분야 >
본 발명은 일반적으로 전기 테스트 방법들 및 장비(equipment)의 분야에 관한 것이고, 보다 구체적으로 캐패시터들의 고속 전기 테스팅에 관한 것이다.
캐패시터 누설량의 고속 테스팅은 반도체 산업에서 중요하다. 반도체 산업에서, 많은 반복되는(replicate) 컴포넌트들 또는 다이가 단일 반도체 웨이퍼 상에 생성된다. 개개의 다이 각각은 일반적으로 "프로빙(probing)"으로 불리는 방법을 이용하여 전기적으로 테스팅된다. 프로빙 프로세스 동안, 미세 텅스텐 배선들의 격자 어레이는 각각의 다이의 금속화 본딩 패드(metallized bonding pad)들 상에 접촉된다(touch down). 텅스텐 배선들은 차례로 각각의 다이의 전기적 품질을 평가하는데 이용되는 테스트 장비에 접속된다. 보다 구체적으로, 미세 텅스텐 배선들 또는 "프로브 카드 핀(probe card pin)들" 또는 "프로브 핀들"로서 본 기술분야에서 공지된 다른 접촉 매체는 "프로브 카드들" 또는 "프로브 어레이 카드들"로서 본 기술분야에서 공지된 종래의 PCB(printed circuit board)들 또는 테스트 카드들 상에 배치된다. 프로브 카드들은 차례로, "프로버(prober)들" 또는 "프로버 머신들"로서 본 기술분야에서 공지된 전기적 테스트 장비에 접속된다.
전기 컴포넌트들을 테스팅할 때 정밀도(precision)가 중요하지만, 시기적절하게 테스트 결과를 획득하는 것도 종종 중요하다. 이는, 많은 컴포넌트들이 테스트될 때 특히 사실이다. 안정 상태 조건(steady state condition)으로 충전되고 다른 컴포넌트들로부터 접속이 끊기는(disconnected) 이상적인 캐패시터는 그의 전하를 영원히 유지할 것이다. 그러나, 실제 캐패시터들의 소정의 본질적 속성들은 시간에 따라 방전을 일으킨다. 도 1에 도시된 바와 같이, 캐패시터(10)가 전압 Vc(16)로 충전된 후, 의도하지 않은(inadvertent) 접속들 또는 솔더 플럭스(solder flux)와 같은 외적(extrinsic) 컴포넌트들(12)은 캐패시터(10)의 방전을 일으키는 누설 전류(14)를 발생시키거나 증가시킬 수 있다. 캐패시터(10)의 누설 속성들을 측정함으로써, 캐패시터(10)가 그의 사양에 맞는지, 적절하게 설치되는지, 및 접속되거나 또는 주변의 회로들이 예상대로 동작(behaving)하는지 결정하는 것이 가능하다.
도 2를 지금 참조하면, 누설량 테스팅의 종래의 방법들은 한번에 하나의 캐패시터(10)를 테스트한다. 전압 소스는 캐패시터(10)를 충전하고 소킹하도록(soak) 전압 Vc(16)를 초기에 제공한다. 캐패시터(10)가 전부 충전되어 소킹되면, 전압 소스(20)는 감지 저항기(sense resistor)(24)에 전류를 제공하고, 캐패시터(10)는 그 전하를 유지하도록, 누설 전류(14)를 방해하는데 요구되는 전류량의 (전압 검출기(22)에 의해 제공된) 측정(220)으로서, 감지 저항기(24)를 통한 결과적인 전압 강하가 기록된다. 누설량 측정에 대한 이러한 방법으로부터 생긴 다양한 문제들로 인하여, 수백 또는 심지어 수천의 대용량 캐패시터들을 포함할 수 있는 복합 시스템들을 측정하는 방법이 매력적이지 않게 된다. 감지 저항기(24)에 하나의 문제가 있다. 아주 적은 전류에 대해 알맞은 해답(resolution)을 달성하기 위해, 종래의 접근법은 대용량 감지 저항기(24)를 이용하기를 요구한다. 예를 들어, 5nA의 캐패시터 누설 전류(14)는 100㏀의 감지 저항기(14)를 통해 단지 500㎶를 초래할 수 있고, 예를 들어, 100㎌의 캐패시턴스를 갖는 테스트 캐패시터(10)는 10초 시간 상수를 가질 수 있다. 그러한 회로의 시간 상수는 캐패시터(10)를 충전하고, 소킹하며 안정(settle)시키는데 대략 150초를 요구할 수 있다.
테스팅 방법의 다른 문제는 하나의 캐패시터만이 한번에 테스트될 수 있다는 제한이다. 100개가 넘는 캐패시터들을 포함하는 회로에 대하여, 전체 회로에 대해 정확한 누설 전류를 획득하기 위해, 4시간이 걸릴 수 있다. 종래의 프로브 카드는 프로브 카드의 전개(development) 및 유용한 수명(useful life) 동안 반복된 테스팅을 요구하는 수백의 캐패시터들을 포함할 수 있다. 제조자는, 예를 들어, 프로브 카드 고장으로 인해, 프로빙 프로세스가 동작하지 않는 매순간 동안 수익을 잃는다. 본 기술분야에서 요구되는 것은 고속으로 다수의(multitude) 캐패시터들을 정확하게 테스팅하는 방법이다.
< 본 발명의 요약 >
본 발명의 소정의 실시예들은 캐패시터 누설 전류의 측정과 연관된 이슈들 및 차이점들을 해결한다. 소정의 실시예들은, 빨리 그리고 병렬로 도전되도록(conducted) 캐패시터들을 충전하고, 소킹하며 측정할 수 있는 시스템들 및 방법들을 제공한다.
본 발명의 소정의 실시예들은, 다수의 캐패시터들에 충전 전류를 제공하는 단계를 포함하는 캐패시터 누설량을 측정하는 시스템들 및 방법들을 제공하고, 여기서 전류는 다수의 캐패시터들을 충전시키고 소킹한다. 캐패시터들은 프로그램된 시퀀스에 따라 모니터링되는 충전 전류 및 그들의 전압으로부터 접속이 끊길 수 있다. 모니터링은 본래 주기적일 수 있다. 전형적으로, 다수의 캐패시터들은 병렬로 충전되고 소킹될 수 있다. 캐패시터들의 방전을 위해 요구되는 시간은, 연속하여 병렬로 모니터링될 수 있어, 누설 값들 및 파라미터들의 산출(calculation) 디바이스에서 실질적인 시간 절약을 가져올 수 있다.
도 1은 캐패시터의 누설량의 개략적 대표도이다.
도 2는 본 발명의 소정의 양태들에 따른 측정 시스템의 단순화된 예(example)의 개략적 대표도이다.
도 3은 본 발명의 소정의 양태들에 따른 병렬로 감지가능한 측정 시스템의 단순화된 예의 개략적 대표도이다.
도 4는 본 발명의 소정의 양태들에 따른 측정 시스템의 예의 개략적 대표도 이다.
도 5는 본 발명의 소정의 양태들에 따른 측정 시스템의 예의 개략적 대표도이다.
도 6은 본 발명의 소정의 양태들에 따른 누설량을 측정하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 소정의 양태들에 따른 누설량 측정 시스템의 컴포넌트들을 도시하는 블록도이다.
본 발명의 실시예들은, 본 기술분야의 통상의 기술자들이 본 발명을 실행할 수 있도록 예시적인 예들로서 제공되는 도면들을 참조하여 상세히 기술될 것이다. 특히, 아래 도면들 및 예들은 본 발명의 범위를 단일 실시예로 제한할 의도는 아니며, 다른 실시예들은 기술되거나 또는 도시된 구성요소들 일부 또는 전부의 상호교환(interchange)을 통해 가능하다. 동일하거나 또는 유사한 부분들을 참조하기 위해, 편리하다면 어디든지, 도면들에 걸쳐 동일한 참조번호들이 이용될 것이다. 이러한 실시예들의 소정의 구성요소들이 공지된 컴포넌트들을 이용하여 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있는 경우, 본 발명의 이해를 위해 필수적인 그러한 공지된 컴포넌트들의 그러한 부분들만이 기술될 것이고, 그러한 공지된 컴포넌트들의 다른 부분들에 대한 상세 설명들은 본 발명을 모호하게 하지 않게 하기 위해 생략될 것이다. 본 명세서에서, 단일(singular) 컴포넌트들을 도시하는 실시예는 제한하는 것으로 고려되어서는 안되며; 오히려, 본 발명이 다수의 동일 컴포넌트를 포함하는 다른 실시예들을 포함하도록 의도되고, 본원에 정확하게 언급되지 않다면, 그 반대이다. 게다가, 출원인들은, 명세서 또는 특허청구범위들에서의 임의의 용어가, 그처럼 정확하게 설명되지 않는다면 일반적이지 않거나(uncommon) 또는 특정 의미를 기술하도록 할 의도는 아니다. 또한, 본 발명은, 도시의 방법으로 본원에 참조된 컴포넌트들에, 현재 및 미래의 공지된 균등물들을 포함한다.
본 발명의 소정의 실시예들은 계측학(metrology) 및 다른 시스템들에 포함될 수 있는 캐패시터 누설량을 측정하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 캐패시터의 누설량을 측정하기 전에, 캐패시터는 우선 충전되고 소킹될 수 있다. 캐패시터는 통상 측정 노드들 또는 지점들에서 그리고 캐패시터를 통한 원하는 안정 상태 전압(steady state voltage)을 획득하기 위해 충전된다. 소킹은 캐패시터의 유전체 흡수 기여(dielectric absorption contribution)를 최소화하는데 요구되는 시간으로서 정의될 수 있다. 유전체 흡수 기여는 캐패시턴스 값에 비례한다. 예를 들어, 0.1㎌의 캐패시터는 대략 0.5초 동안 소킹되어야 하지만, 1000㎌ 캐패시터는 대략 300초 동안 소킹되어야 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 소정의 실시예들에서, 캐패시터(10)는, 전압 소스, 전류 소스 또는 다른 충전 시스템과 같은 충전 소스(30)를 이용하여 완전히 충전되고 소킹될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 종래의 측정 시스템들 및 방법들에서 요구되는 것보다 더 작은 값을 갖는 직렬 저항기(32)가 이용될 수 있다. 직렬 저항기(32)는 통상, 캐패시터에 제공되는 전류를 제한하기 위해 제공된다. 직렬 저항기(32)의 감소된 저항 값으로 인해, 회로의 시간 상수는 대용량 캐패시터 값들 에 비해 상대적으로 작을 수 있다.
충전 및 소킹 이후, 충전 소스(30)는 충전 회로 제어 스위치로서 간주될 수 있는 제1 스위치(34)를 이용하여 캐패시터(10)로부터 접속이 끊길 수 있다. 그 후, 제2 스위치(36)는 캐패시터 전압(340)의 측정(380)을 제공하기 위해 전압 감지 회로(38)에 충전된 캐패시터를 접속할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 캐패시터 전압(340)은 시간 주기 동안 모니터링될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 캐패시터 전압(340)을 모니터링하는 것은 캐패시터 전압(340)을 주기적으로 측정하는 것을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 전압들, 기록 데이터의 측정을 제어하고, 누설 전류를 포함하는 캐패시터 파라미터를 산출하도록 구성된 컴퓨터 시스템에 의해 모니터링이 수행될 수 있다. 측정들 및 관련 산출들을 수행함에 있어, 전압 소스(30)가 캐패시터(10)로부터 접속이 끊기기 전 및/또는 후에, 캐패시터 전압(340)의 측정들이 기록될 수 있다. 그 후, 캐패시터 전압(340)은, 그것이 사전결정된(predetermined) 값만큼 강하되거나 또는 사전결정된 임계치를 교차할(cross) 때까지 모니터링될 수 있다. 일 실시예에서, 방전 시간 및 전압의 변화는 모니터링되고 기록될 수 있고, 이들의 측정 값들에 기초하여, 누설 전류가 다음과 같이 산출될 수 있다:
Figure 112008060850135-pct00001
측정되는 동안의 시간 주기는 테스트 환경들, 캐패시터 특성들, 측정 시스템 정확성 등에 따라 다를 수 있다. 소정의 실시예들에서, 전압이 충분히 강하되는데 요구되는 시간은 수십초 내에 측정될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 캐패시터(10)의 명목상(nominal) 특성들은 충분한 정확성을 갖는 임의의 적합한 수단을 이용하여 결정될 수 있다. 특성들은, 누설량을 측정하기 전에 각각의 컴포넌트들에 대해 분석적으로 결정될 수 있는 캐패시턴스를 포함할 수 있다. 이후의 테스트들에서의 이용을 위해 디바이스의 특성들은 저장소에 유지될 수 있다. 컴포넌트 특성들을 결정하기 위해 하나보다 많은 방법이 이용될 수 있거나 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 방법들은 통상, 개별적인 디바이스들의 특성들, 디바이스들의 그룹들의 특성들 및 회로 구성 특성들을 포함하는 파라미터들 및 구성 필요사항(requirement)들에 기초하여 선택된다.
도 4를 참조하면, 소정의 실시예들은 다수의 캐패시터들을 동시에 충전하고 소킹하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 도 4에 도시된 예에서, 충전 소스(42)는 각각의 캐패시터(4001-400n)를 동시에 충전하고 소킹하기 위해, 하나보다 많은 캐패시터(C1-Cn)(4001-400n)에 전류를 제공할 수 있다. 통상, 하나 이상의 스위치들(4021-402n)은 선택적으로 제공된 직렬 저항기(46)를 통해 충전 소스(42)에 전기적으로 접속한다. 충전되고 소킹된 후, 제1 캐패시터(4001)는 대응하는 스위치(4001)를 오픈함으로써 충전 소스(42)로부터 제거(remove)될 수 있다. 그 후, 제 1 캐패시터(4001)는 스위치(4041)를 닫음으로써 측정 디바이스(44)에 접속될 수 있다. 통상, 다른 스위치들(4042-404n)은 전압 측정 동안, 다른 캐패시터들(4002-400n)로부터 제1 캐패시터(4001)를 절연(isolate)시키기 위해 오픈된다.
소정의 실시예들에서, 충전 소스(42)와 각각의 다른 캐패시터들(4002-400n) 사이의 전기적 접속은, 제1 캐패시터(4001)의 누설량이 측정되고 기록될 수 있을 때 까지 유지된다. 그 후, 제2 캐패시터(4002)는 유사한 방식으로 측정될 수 있다. 각각의 캐패시터들(4001-400n)은, 모든 캐패시터들(4001-400n)이 테스트될 때까지 연속적으로 테스트될 수 있다. 테스트 하에서, 2개 이상의 캐패시터들의 동시 충전 및 소킹으로부터 상당한 시간 절약이 생긴다는 것이 이해될 것이다.
소정의 실시예들에서, 하나보다 많은 캐패시터의 캐패시터 누설량을 동시에 측정함으로써 추가적인 시간 절약이 획득될 수 있다. 예를 들어, 캐패시터(4001-400n)는, 캐패시터들이 동시에 그리고 병렬로 충전되고 소킹되도록, 충전 스위치들(4021-402n) 각각을 닫음으로써 충전 소스(42)에 접속될 수 있다. 다음으로, 캐패시터들(4001-400n) 각각은 충전 스위치들(4021-402n)을 오픈함으로써 충전 소스로부터 및 다른 하나로부터 접속이 끊길 수 있다. 감지 스위치들(4041-404n)은 충전 소스(42)가 캐패시터들(4001-400n)로부터 접속이 끊기기 전에, 통상 오픈된 채 유지 된다. 그 후, 캐패시터들(4001-400n)은 개별적이지만 동시에 방전되도록 허여될 수 있다.
다음으로, 스위치들(4021-402n) 각각, 또는 스위치들 중 선택된 것들을 연속하여 닫고, 그 후 재오픈함으로써, 통상 주기적인 방식으로, 캐패시터들(4001-400n) 각각에 대한 전압이 개별적으로 측정될 수 있다. 따라서, 시퀀스를 반복하는 각각의 단계에서, 캐패시터들(4001-400n) 중 하나를 통한 전압은, 다른 캐패시터들에 대한 전압으로부터 절연되어 측정될 수 있다. 그 후, 각각의 캐패시터(4001-400n)를 통한 전압이 사전결정된 임계 값 아래로 강하되는 것을 검출하는 시간이 기록될 수 있다; 예를 들어, 사전결정된 임계 값은 10mV로 설정될 수 있고, 측정된 시간은 10mV에 도달하는 전압 또는 10mV까지 감소하는 전압의 절대값에 대한 경과된 시간을 나타낸다. 소정의 실시예들에서, 경과된 시간의 측정들은 시퀀스의 주기성에 관해 표현될 수 있다.
원하는 바대로 저장되고 더 처리되는 결과들 및 측정된 경과 시간들을 이용하여 누설량 산출이 수행될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 캐패시터를 통한 전압의 측정은, 전압이 사전결정된 임계치를 교차할 때 중지될 수 있다. 그러나, 각각의 캐패시터의 보다 완전한 특성을 획득하기 위해, 모든 전압들의 측정을 계속하는 것이 장점일 수 있다. 다른 목적들로서, 모든 캐패시터들(4001-400n)을 방전시키고, 전압 감지 디바이스(44)를 교정하는데 바이패스(bypass) 스위치가 이용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 소정의 실시예들에서, 다수의 캐패시터들(5001-500n)의 캐패시터 누설량을 측정하는데 다수의 감지 디바이스들(54 및 55)이 이용될 수 있다. 캐패시터들(5001-500n) 각각이 병렬로 충전되고 소킹되도록, 캐패시터들(5001-500n)은 초기에, 충전 회로 스위치들(5021-502n)을 통해 충전 소스(52)에 전기적으로 접속될 수 있다. 그 후, 2개 이상의 캐패시터들(5001-500n)은 스위치들(5021-502n) 중 선택된 것들을 오픈함으로써 충전 소스로부터 및 다른 하나로부터 접속이 끊길 수 있다. 소정의 실시예들에서, 모든 캐패시터들(5001-500n)은 동시에 모니터링되고, 따라서, 모든 캐패시터들은 스위치들(5021-502n)을 오픈함으로써 충전 소스(52)로부터 및 서로 접속이 끊길 수 있다. 이 후, 감지 디바이스들(54 및 55) 각각은 현재의 전압을 측정하기 위해 캐패시터들(5001-500n) 중 하나에 접속될 수 있다. 상술한 바와 같이, 스위치들(5041-504n)의 폐쇄(closure)를 시퀀싱함으로써 전압 감지기들(54 및 55) 중 하나에 의해 개개의 캐패시터들(5001-500n)에 대한 전압의 연속 측정이 수행될 수 있다. 이용될 전압 감지기들의 품질은 테스트될 아이템들의 수, 전압 감지기(54 및 55)와 연관된 샘플 시간을 포함하고, 시스템에 이용된 컴퓨터들 및 제어기들의 성능들을 처리하는 인자(factor)들에 의해 결정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 스위치들(5041-504n)의 시퀀싱은 캐패시터 크기, 회로 구성 및 다른 파라미터들에 기초한 측정을 초기에 우선화(prioritize)하도록 구성될 수 있다. 이러한 우선화는, 그들이 사전결정된 임계 전압 레벨들을 교차할 때, 캐패시터들을 고속으로 방전시키기 위한 전압들의 빈번한(frequent) 샘플링 및 캐패시터들을 고속으로 방전시키는 이러한 샘플링에 대한 중단을 허여할 수 있다. 따라서, 캐패시터들을 보다 천천히 방전시키기 위한 샘플링 레이트는 시간에 따라 증가될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 다수의 캐패시터들의 누설량 측정 동안 경과된 시간은 가장 긴 방전 시간을 갖는 캐패시터의 누설량을 측정하는데 요구되는 시간 보다 덜 걸리거나 또는 더 많이 걸리지 않을 수 있다. 따라서, 기본적으로 연속적인 측정 프로세스를 고병렬(highly parallel) 프로세스 및 방법들로 대체함으로써 시간 절약될 수 있다. 이러한 방법들은 수천으로 측정될 수 있는 다수의 상이한 캐패시터 값들을 조절(accommodate)할 수 있다.
도 6은 본 발명의 소정의 양태들을 더 도시하는 단순화된 흐름도이다. 단계(600)에서, 테스트될 캐패시터들의 리스트가 생성될 수 있다. 리스트는 대응하는 동작 특성(operational characteristic)들과 함께 디바이스 상의 또는 회로 내의 모든 캐패시터들을 식별(identify)할 수 있다. 리스트는, 이전에 입력된 정보로부터, CAD CAM 시스템들로부터 및 매뉴얼 입력(manual entry)에 의해, 전자적으로 획득될 수 있다. 다음으로, 각각의 아이템의 캐패시턴스는, 리스트에서 모든 아이템들에 대한 캐패시턴스가 획득될 때까지(단계(604)), 단계(602)에서 개별적으로 측정될 수 있다. 리스트는 이전에 공지된 캐패시턴스 값들 및 새롭게 측정된 캐패시턴스들의 조합을 포함할 수 있다. 단계(606)에서, 캐패시터들은 충전되고 소킹된다. 충전 및 소킹 시간은, 테스트될 아이템들의 캐패시턴스를 식별하는, 제공된 정보로부터 산출될 수 있다. 이러한 정보는 충전 및 소킹 시간에 영향을 주는 다른 데이터를 포함할 수 있다. 통상, 충전 및 소킹 주기들을 결정하는 다른 방법들이 구현될 수 있지만, 타임아웃(timeout)은 단계(608)에서 충전 및 소킹 시간을 제어한다. 단계(610)에서, 충전 소스들은 하나 이상의 캐패시터들로부터 제거되고, 프로세스에서 방전된다. 방전은 통상 전압 감지를 이용하여 모니터링된다. 캐패시터에 대한 전압이 단계(612)에서 임계 값을 지나면(pass), 캐패시터에 대한 경과 시간이 기록될 수 있고, 캐패시터는 단계(613)에서 모니터링될 아이템들의 리스트로부터 선택적으로 제거될 수 있다. 단계(614)에서, 리스트는, 임의의 아이템들이 여전히 모니터링되거나 또는 측정되는지 여부를 결정하기 위해 체크된다. 아이템들이 리스트 상에 남아있다면, 그 후 모니터링이 계속된다. 아이템들이 개별적으로 모니터링되고 있다면, 그 후, 측정될 다음 디바이스는 충전 소스로부터 접속이 끊긴다. 모니터링은 계속된다.
표 1은 100㎌의 캐패시터들의 누설량이 측정되는 예에서, 종래 방법의 것에 비해 본 발명의 캐패시터 누설량 테스트 시간에서의 예시적인 잠재적 개선(improvement)을 제공한다.
Figure 112008060850135-pct00002
도 7은 본 발명의 소정의 양태들을 도시하는 실시예의 단순화된 블록도이다. 측정을 초기화하고, 측정된 데이터를 수신하여 원하는 결과들을 산출하기 위해, 컴퓨팅 디바이스(70)가 제공될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(70)는 개인용 컴퓨터, 내장된 처리 시스템 계산기(calculator) 또는 마이크로제어기를 포함하는 임의의 적합한 디바이스일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(70)는, 컴퓨팅 디바이스(70)로부터의 커맨드들에 응답하고, 제어 신호들을 생성하고, 충전 소스들(74)을 관리하거나 또는 제공하며, 테스트(78) 하에서 디바이스들로부터의 출력 전압들의 전압 감지(75)를 관리하거나 또는 제공하도록 구성된 제어 프로세서(72)와 통신한다. 제어기(72)는 테스트 프로세스들을 제어하고 누설량을 측정하는데 이용되는 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 변환기들을 관리하거나 또는 제공할 수도 있다. 제어기(72)는 테스트(78) 하에서 프로세서(70) 및 테스트 장비 와 디바이스들 사이의 통신을 용이하게 할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스(70)는 테스트(78) 하에서 디바이스들에 대한 전압들의 측정을 시퀀싱하는데 이용될 수 있다. 상이한 스위치들이 오픈되거나 또는 닫혀야 하는 시간을 나타내는, 시간 및 순서 정보를 제공함으로써 시퀀싱이 달성될 수 있다. 이러한 정보는, 주소 및 시간 간격 정보 등으로서 제어기(72)에 제공될 수 있다. 시퀀스 정보는 스위치 매트릭스(76)에 대한 제어 신호들로서 직접 제공될 수도 있다.
소정의 실시예들에서, 전류 및 전압 소스 전자기기(electronics)(74)는, 제어 프로세서(72)로부터 수신된 신호들에 반응을 잘 일으키는 아날로그 전류들 및 전압들을 생성하기 위해 제공될 수 있다. 스위치 매트릭스(switch matrix)(76)는, 전류 및 전압 소스 전자기기(74)로부터 아날로그 전압들 및 전류들을 수신하여 테스트(78) 하에서 디바이스들에 이러한 전압들 및 전류들을 전달하도록, 통상 구성된다. 감지 전자기기(75)는, 테스트(78) 하에서 디바이스들로부터 획득되어 스위치 매트릭스(76)에 의해 전달된 신호들을 수신할 수 있다. 감지 전자기기(75)는 감지 전자기기(75)에 의해 감지된 전압 및 전류 값들의 측정들을 나타내는 아날로그 또는 디지털 신호들을 제공할 수 있다.
소정의 실시예들에서, 단일 스위칭 매트릭스(76)는, 테스트(78) 하에서 충전 소스들(74)과 디바이스들 사이에, 그리고 테스트(78) 하에서 디바이스들로부터 감지 전자기기(75)까지 스위치된 경로들(pathways)을 제공할 수 있다. 스위치 매트릭스(76)는 제어 프로세서(72)로 및 제어 프로세서로부터 다른 신호들을 제공하고 수신할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 개별적인(separate) 스위칭 매트릭스들(76)은 테스트(78) 하의 디바이스들로의 경로들 및 디바이스로부터의 경로들을 제공한다. 소정의 실시예들에서, 스위치 매트릭스(76)는 하나보다 많은 매트릭스를 포함할 수 있고, 테스트(78) 하에서 디바이스들에 포함된 아이템들의 수를 지원하기 위해 필요한 계층적(hierarchical) 방식으로 스택되거나 또는 정렬될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 스위치 매트릭스(76)는 다수의 채널들을 제공하도록 구성될 수 있고, 테스트 하에서 하나 이상의 회로들과 연관된 각각의 채널은 캐패시터들을 포함할 수 있거나 또는 포함할 수 없다. 소정의 실시예들에서, 스위치 매트릭스(76)는 컴퓨팅 디바이스(70)에 의해 직접 제어될 수 있다.
본 발명의 소정의 양태들의 부가적인 설명들
본 발명의 소정의 실시예들은, 다수의 캐패시터들에 충전 전류를 제공하는 단계 - 전류는 다수의 캐패시터들을 충전하고 소킹함 -, 다수의 캐패시터들로부터 제1 캐패시터를 선택하는 단계, 선택된 캐패시터로부터 충전 전류의 접속을 끊는 단계, 사전결정된 양만큼 선택된 캐패시터를 방전시키는데 요구되는 시간을 결정하는 단계 및 다수의 캐패시터들로부터 제2 캐패시터를 선택하여, 제2 선택된 캐패시터에 대해 접속을 끊는 단계 및 결정하는 단계들을 반복하는 단계들을 포함하는 캐패시터 누설량을 측정하기 위한 방법들을 제공한다. 소정의 실시예들에서, 접속을 끊는 단계는 다수의 캐패시터들 모두에 대해 동시에 수행된다. 소정의 실시예들에서, 접속을 끊는 단계는 제1 선택된 캐패시터 및 제2 선택된 캐패시터에 대해 동시에 수행된다. 소정의 실시예들에서, 결정하는 단계는 제1 선택된 캐패시터 및 제2 선택된 캐패시터에 대해 동시에 수행된다. 소정의 실시예들에서, 결정하는 단계는 선택된 캐패시터의 측정 전압을 사전결정된 임계 전압과 비교하는 단계를 포함하고, 선택된 캐패시터의 전압은, 선택된 캐패시터를 전압 감지기에 접속함으로써 측정된다. 소정의 실시예들에서, 선택된 캐패시터는, 선택된 캐패시터의 전압이 측정된 후, 전압 센서로부터 접속이 끊긴다. 소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 선택된 캐패시터들 각각에 대한 전압들은 제1 및 제2 선택된 캐패시터들을 방전시키는데 요구되는 대응하는 시간이 결정될 때까지 주기적으로 측정된다. 소정의 실시예들에서, 결정하는 단계는 다수의 캐패시터들 각각에 대해 동시에 수행되고, 다수의 캐패시터들의 각각의 캐패시터에 대한 전압은 실질적으로 주기적으로 측정되어 사전결정된 임계 전압과 비교된다. 소정의 실시예들에서, 제1 선택된 캐패시터를 방전시키는 시간이 결정된 후, 접속을 끊는 단계 및 결정하는 단계들이 제2 선택된 캐패시터에 대해 반복된다. 소정의 실시예들은 사전결정된 양만큼 제1 및 제2 선택된 캐패시터들을 방전시키는데 요구되는 각각의 시간들에 기초하여 제1 및 제2 캐패시터들에 대한 누설 값들을 산출하는 단계를 포함하기도 한다.
본 발명의 소정의 실시예들은, 다수의 충전 스위치들 - 각각의 충전 스위치는 충전 소스로의 다수의 캐패시터들 중 하나의 접속을 제어함 - , 다수의 감지 스위치들 - 각각의 감지 스위치는 다수의 캐패시터들 중 하나를 전압 감지 디바이스에 접속하는 것을 제어함 - , 다수의 충전 스위치들 및 다수의 감지 스위치들을 제어하도록 동작하는 제어기 - 제어기는, 다수의 캐패시터들 모두가 동시에 충전되고 소킹되도록 하고, 프로그램된 시퀀스에 따라 다수의 캐패시터들 중 선택된 하나를 전압 감지 디바이스에 접속하도록 하며, 프로그램된 시퀀스의 각각의 단계에 대해, 감지 디바이스에 현재 접속된 캐패시터에 대한 전압의 측정을 제공하도록 구성됨 -, 및 각각의 캐패시터가 충전 소스로부터 접속이 끊긴 이후 임계 값에 도달하기 위해, 각각의 캐패시터에 대한 전압에 대해 요구되는 시간의 측정에 기초하여 다수의 캐패시터들 각각에 대해 누설 값들을 결정하도록 프로그램된 컴퓨팅 디바이스를 포함하는, 캐패시터 누설량을 측정하기 위한 시스템들을 제공한다. 소정의 실시예들에서, 다수의 충전 스위치들은 스위치 매트릭스에 의해 제공된다. 소정의 실시예들에서, 다수의 감지 스위치들은 스위치 매트릭스에 의해 제공된다. 소정의 실시예들에서, 다수의 충전 스위치들 및 다수의 감지 스위치들은 스위치 매트릭스에 의해 제공된다. 소정의 실시예들에서, 다수의 캐패시터들의 전체 캐패시터들은 충전 소스로부터 동시에 접속이 끊긴다. 소정의 실시예들에서, 제어기는 다수의 캐패시터들 각각이 감지 디바이스에 주기적으로 접속하도록 더 구성된다. 소정의 실시예들에서, 제어기는 다수의 캐패시터들 각각이 감지 디바이스로부터 실질적으로 접속이 끊기도록 더 구성된다.
본 발명의 소정의 실시예들은, 다수의 캐패시터들에 충전 전류를 제공하는 단계 - 충전 전류는 다수의 캐패시터들을 충전하고 소킹함 -, 연속하여 다수의 캐패시터들 각각을 전압 감지 디바이스에 접속하는 단계, 모니터링된 전압이 사전결정된 임계 값에 도달할 때까지 경과된 시간을 결정하기 위해 각각의 캐패시터의 전압을 모니터링하는 단계, 각각의 캐패시터에 대해 경과된 시간에 기초하여 다수의 캐패시터들에 대한 누설 값들을 산출하는 단계를 포함하고, 각각의 캐패시터를 모니터링하는 단계는 충전 전류로부터 접속이 끊긴 이후 각각의 캐패시터가 시작하는, 캐패시터 누설량을 측정하기 위한 방법을 제공한다. 소정의 실시예들에서, 다수의 캐패시터들 모두는 충전 전류로부터 동시에 접속이 끊기고, 각각의 캐패시터는 다른 캐패시터들로부터 절연되어 주기적으로 모니터링된다. 소정의 실시예들은 적어도 하나의 다른 전압 감지 디바이스도 포함하고, 2개 이상의 캐패시터들의 전압이 동시에 측정된다.
본 발명의 소정의 실시예들은 충전 소스를 이용하여 하나 이상의 캐패시터들을 충전하는 단계, 하나 이상의 캐패시터들로부터 충전 소스를 제거하는 단계, 하나 이상의 캐패시터들의 전압을 모니터링하는 단계 및 캐패시터 누설량을 산출하는 단계를 포함하는 캐패시터 누설량을 측정하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 소정의 실시예들은, 캐패시터 누설량을 산출하기 위해 데이터 및 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독가능한 매체를 제공하고, 데이터 및 명령어들은, 명령어들을 실행하는 장치로 하여금, 하나 이상의 캐패시터들을 충전하기 위해 충전 소스를 이용하고, 하나 이상의 캐패시터들로부터 충전 소스를 제거하고, 하나 이상의 캐패시터들의 전압을 모니터링하며, 캐패시터 누설량을 산출하도록 한다. 실시예들 중 일부는 캐패시터들을 소킹하는 것을 더 포함한다. 소정의 실시예들은 전압 소스로 하나 이상의 캐패시터들을 충전하는 단계 및 하나 이상의 캐패시터들로부터 전압 소스를 제거하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 전류 소스를 이용하여 하나 이상의 캐패시터들을 충전하는 단계 및 하나 이상의 캐패시터들로부터 전압 소스를 제거하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 충전 소스를 제거한 후에 하나 이상의 캐패시터들의 전압을 모니터링하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 충전 소스를 제거하기 전 및 후에, 하나 이상의 캐패시터들의 전압을 모니터링하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 작은 값의 직렬 저항기를 통해 하나 이상의 캐패시터들을 충전하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 스위치를 이용한 충전 소스의 제거를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 다수의 스위치들을 이용한 다수의 캐패시터들로부터의 충전 소스의 제거를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 캐패시터의 방전 시간을 모니터링하고, 캐패시터의 전압의 변화를 모니터링하며, 수학식 I=Cdv/dt를 이용하여 캐패시터의 누설량을 산출함으로써 캐패시터 누설량을 산출하는 단계를 더 포함한다.
소정의 실시예들은 캐패시터 리스트를 수신하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 하나 이상의 캐패시터들의 캐패시턴스를 입력하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 하나 이상의 캐패시터들의 캐패시턴스를 분석적으로 결정하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 충전 전압으로 다른 캐패시터들을 유지하는 동안, 다수의 캐패시터들 중 하나의 누설량을 측정하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 다수의 캐패시터들 내의 개개의 캐패시터들의 누설량을 연속하여 측정하는 단계를 더 포함한다. 소정의 실시예들은 충전 소스로부터 다수의 캐패시터들을 동시에 접속을 끊는 단계, 및 전압이 사전결정된 임계 레벨에 도달할 때까지 각각의 캐패시터의 전압을 측정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 소정의 실시예들은, 통신/제어 프로세서, 충전 소스, 감지 전자 컴포넌트, 캐패시터 누설량 측정들이 요구되는 캐패시터 또는 다수의 캐패시터들 및 다수의 캐패시터들로 실질적으로 동시에 접속하도록 동작할 수 있는 스위치 매트릭스를 포함하는, 캐패시터 누설량 측정을 위한 시스템을 제공한다. 소정의 실시예들은 통신/제어 프로세서에 동작가능하게 접속된 개인용 컴퓨터를 더 포함한다.
본 발명이 특정한 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 광범위한 사상 및 범위에서 벗어남 없이 이러한 실시예들에 다양한 수정들 및 변화들이 이루어질 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적 관점이라기 보다는 예시적인 관점에서 참조될 것이다.

Claims (20)

  1. 캐패시터 누설량(capacitor leakage)을 측정하기 위한 방법으로서,
    복수의 캐패시터들에 충전 전류(charging current)를 제공하는 단계 - 상기 전류는 상기 복수의 캐패시터들을 충전하며 소킹(soak)함 -;
    상기 복수의 캐패시터들로부터 제1 캐패시터를 선택하는 단계;
    상기 복수의 캐패시터들 모두로부터 동시에 상기 충전 전류의 접속을 끊는(disconnecting) 단계;
    사전결정된 양(predetermined amount)만큼 상기 선택된 캐패시터를 방전시키는데 요구되는 시간을 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 캐패시터들로부터 제2 캐패시터를 선택하며, 상기 선택된 제2 캐패시터에 대해 상기 결정하는 단계를 반복하는 단계
    를 포함하는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접속을 끊는 단계는 상기 선택된 제1 캐패시터 및 상기 선택된 제2 캐패시터에 대해 동시에 수행되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 선택된 제1 캐패시터 및 상기 선택된 제2 캐패시터에 대해 동시에 수행되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 선택된 캐패시터의 측정된 전압과 사전결정된 임계 전압을 비교하는 단계를 포함하며, 상기 선택된 캐패시터의 전압은 상기 선택된 캐패시터를 전압 감지기에 접속시킴으로써 측정되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 선택된 캐패시터는, 상기 선택된 캐패시터의 전압이 측정된 후에 상기 전압 감지기로부터 접속이 끊기는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 선택된 제1 캐패시터 및 상기 선택된 제2 캐패시터 각각에 대한 전압들은, 상기 선택된 제1 캐패시터 및 상기 선택된 제2 캐패시터를 방전시키는데 요구되는 대응하는 시간이 결정될 때까지 주기적으로 측정되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 복수의 캐패시터들 각각에 대해 동시에 수행되고, 상기 복수의 캐패시터들에서의 각각의 캐패시터에 대한 전압은 순차적으로 그리고 주기적으로 측정되며, 사전결정된 임계 전압과 비교되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접속을 끊는 단계와 결정하는 단계는, 상기 선택된 제1 캐패시터를 방전시키기 위한 시간이 결정된 후에 상기 선택된 제2 캐패시터에 대해 반복되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 사전결정된 양만큼 상기 선택된 제1 캐패시터 및 상기 선택된 제2 캐패시터를 방전시키는데 요구되는 각각의 시간들에 기초하여, 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 대한 누설 값들을 산출하는 단계를 더 포함하는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  11. 캐패시터 누설량을 측정하기 위한 시스템으로서,
    복수의 충전 스위치들 - 각각의 충전 스위치는, 복수의 캐패시터들 중 하나를 충전 소스에 접속시키는 것을 제어함 -;
    복수의 감지 스위치들 - 각각의 감지 스위치는, 상기 복수의 캐패시터들 중 하나를 전압 감지 디바이스에 접속시키는 것을 제어함 -;
    상기 복수의 충전 스위치들 및 상기 복수의 감지 스위치들을 제어하도록 동작하는 제어기 - 상기 제어기는, 상기 복수의 캐패시터들 모두가 동시에 충전되며 소킹되도록 하고, 프로그램된 시퀀스(programmed sequence)에 따라 상기 복수의 캐패시터들 중 선택된 것들을 상기 전압 감지 디바이스에 접속시키며, 상기 프로그램된 시퀀스에서의 각각의 단계에 대해, 상기 감지 디바이스에 현재 접속된 캐패시터에 대한 전압의 측정치를 제공하도록 구성됨 -; 및
    상기 복수의 캐패시터들의 각각의 캐패시터가 상기 충전 소스로부터 접속이 끊긴 후에, 상기 각각의 캐패시터에 대한 전압이 임계값에 도달하는데 요구되는 시간의 측정치에 기초하여, 상기 각각의 캐패시터에 대한 누설 값들을 결정하도록 프로그램된 컴퓨팅 디바이스
    를 포함하는, 캐패시터 누설량 측정 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 충전 스위치들은 스위치 매트릭스에 의해 제공되는, 캐패시터 누설량 측정 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 감지 스위치들은 스위치 매트릭스에 의해 제공되는, 캐패시터 누설량 측정 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 충전 스위치들 및 상기 복수의 감지 스위치들은 스위치 매트릭스에 의해 제공되는, 캐패시터 누설량 측정 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 캐패시터들의 모든 캐패시터들은 상기 충전 소스로부터 동시에 접속이 끊기는, 캐패시터 누설량 측정 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 복수의 캐패시터들 각각을 상기 감지 디바이스에 주기적으로 접속시키도록 또한 구성되는, 캐패시터 누설량 측정 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 복수의 캐패시터들 각각을 상기 감지 디바이스로부터 순차적으로 접속을 끊도록 또한 구성되는, 캐패시터 누설량 측정 시스템.
  18. 캐패시터 누설량을 측정하기 위한 방법으로서,
    복수의 캐패시터들에 충전 전류를 제공하는 단계 - 상기 충전 전류는 상기 복수의 캐패시터들을 충전하며 소킹함 -;
    상기 복수의 캐패시터들의 각각의 캐패시터를 전압 감지 디바이스에 순차적으로 접속시키는 단계;
    모니터링된 전압이 사전결정된 임계값에 도달할 때까지 경과된 시간을 결정하기 위해서 각각의 캐패시터의 전압을 모니터링하는 단계; 및
    각각의 캐패시터에 대해 경과된 시간에 기초하여, 상기 복수의 캐패시터들에 대한 누설 값들을 산출하는 단계
    를 포함하고,
    각각의 캐패시터에 대한 모니터링은, 각각의 캐패시터가 상기 충전 전류로부터 접속이 끊긴 후에 시작되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 캐패시터들 모두는 상기 충전 전류로부터 동시에 접속이 끊기며, 각각의 캐패시터는 다른 캐패시터들로부터 절연되어 주기적으로 모니터링되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    적어도 하나의 다른 전압 감지 디바이스를 더 포함하며, 2개 이상의 캐패시터들의 전압은 동시에 측정되는, 캐패시터 누설량 측정 방법.
KR1020087020918A 2006-01-27 2007-01-29 고속 캐패시터 누설량 측정 시스템들 및 방법들 KR101319155B1 (ko)

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