KR101970273B1

KR101970273B1 - 충방전 수단을 구비한 전류 계측 장치 및 이를 이용하는 전류 계측 방법

Info

Publication number: KR101970273B1
Application number: KR1020170064155A
Authority: KR
Inventors: 김병규; 김병윤
Original assignee: 포스필 주식회사
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2019-04-18
Also published as: CN110622012A; CN110622012B; US11255886B2; KR20180128708A; WO2018216954A1; US20200081039A1

Abstract

본 발명은 전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 검사에 관계되는 전류를 측정하기 위한 전류 계측 장치, 그 제조 방법 및 그 전류 계측 장치를 이용하여 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 전류 계측 장치는, 전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 신호 단자와 병렬 연결되는 커패시터(capacitor); 시험 패턴을 생성하여 상기 DUT를 작동시키는 시험 패턴 생성 장치; 및 상기 DUT의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터의 일단과 연결되는 계측 모듈(module)을 포함한다. 또한, 상기 계측 모듈은, 상기 커패시터의 충전 또는 방전을 통하여 상기 커패시터의 전하량을 증가 또는 감소시키고, 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하는 입출력 버퍼(I/O buffer); 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압으로부터 소정의 제2 전압에 도달하는 시간인 도달 시간을 측정하는 시간 계측기; 및 상기 입출력 버퍼와 상기 시간 계측기를 제어하여 상기 도달 시간을 측정하고, 상기 도달 시간을 이용하여 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하도록 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

충방전 수단을 구비한 전류 계측 장치 및 이를 이용하는 전류 계측 방법{CURRENT MEASURING APPARATUS INCLUDING MEANS OF CHARGING AND DISCHARGING AND CURRENT MEASURING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 전류 계측의 대상인 DUT(device under test), 예컨대 전기 전자 회로 모듈, 반도체 소자 등에 대한 검사를 수행할 수 있도록 그 DUT의 검사에 관계되는 전류를 계측하기 위한 전류 계측 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 전자 기기, 반도체 소자, 회로 모듈, 회로 기판 등 전자 회로를 장착한 전자 기기에 대한 전류 계측 수단인 장치에 관한 것이다.

IC(integrated circuit) 드라이버 등과 같은 전기 전자 회로 모듈, 반도체 소자 등의 DUT에 대한 전류 계측을 수행하던 종래의 전류 계측 수단으로서, 코일, 저항 등을 이용하여 전압을 측정한 후, 이를 통하여 전류를 계측하는 방식이 적용된 장치가 널리 이용되고 있다.

예를 들어 이와 같은 종류의 전류 계측 수단에는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0034171호에 개시되어 있는 전류 계측 장치가 있는데, 이 선행문헌의 전류 계측 장치는, 정밀 증폭기인 D급 증폭기(14), 코일과 저항체들(16 및 17)을 이용하고 있다(해당 선행문헌의 도 1 참조). 간략하게 이 전류 계측 장치의 원리를 설명하자면, 코일에 유도되는 자기장의 변화 또는 물리 법칙 I=V/R (여기에서 I는 전류값, V는 전압값, R은 저항값을 지칭함)로부터 전압값을 전류값으로 변환하는 것이다.

이러한 방식이 지닌 문제점은 이러한 종래의 전류 계측 수단들은 상당한 고가의 정밀 증폭기와 부피가 큰 코일과 저항체를 이용하여야 하므로 전류 계측 장치의 크기가 증가되고 여기에 포함된 코일과 저항체에서 발생되는 전류 손실 또한 무시 못할 수준이 되므로, 이를 보상하기 위한 제어 방식이 추가되어야 한다는 점이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 코일과 저항체를 이용하지 않고 커패시터를 충전함으로써 DUT의 전류를 계측하는 방식을 채용한 전류 계측 수단에는 대한민국 공개특허공보 제10-1999-0054466호에 개시되어 있는 전류 계측 장치가 있는바, 도 1은 그 종류의 전류 계측 장치로서, 코일과 저항체를 이용하지 않고, 커패시터를 충전함으로써 DUT의 전류를 계측하되 정밀 드라이버와 정밀 비교기(comparator)를 이용하는 종래 방식의 전류 계측 장치를 예시적으로 나타낸 도면이다.

이 선행문헌의 전류 계측 장치는, 커패시터의 전압 변화량을 측정하기 위하여 정밀 드라이버 및 정밀 비교기를 사용하여야 하므로 제작 단가가 증가되며 제작 면적이 넓어지는 문제가 있어서 실제 적용은 여전히 제한적인 문제점을 안고 있다고 할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점들을 해결하고 종래에 이용되던 코일, 저항체, 전류 증폭기, 정밀 비교기, 고속 ADC 등의 정밀 부품을 이용하지 않아 단가를 낮출 수 있으면서도 소형화하기에 적합한 새로운 전류 계측의 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 전류 계측 장치가 제공되는바, 그 장치는, 전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 신호 단자와 병렬 연결되는 커패시터(capacitor); 시험 패턴을 생성하여 상기 DUT를 작동시키는 시험 패턴 생성 장치; 및 상기 DUT의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터의 일단과 연결되는 계측 모듈(module);을 포함하되, 상기 계측 모듈은, 상기 커패시터의 충전 또는 방전을 통하여 상기 커패시터의 전하량을 증가 또는 감소시키고, 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하는 입출력 버퍼(I/O buffer); 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압으로부터 소정의 제2 전압에 도달하는 시간인 도달 시간을 측정하는 시간 계측기; 및 상기 입출력 버퍼와 상기 시간 계측기를 제어하여 상기 도달 시간을 측정하고, 상기 도달 시간을 이용하여 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하도록 제어하는 제어기를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 계측 모듈은, 상기 커패시터의 용량, 상기 제1 전압, 상기 제2 전압 및 상기 도달 시간에 기초한 산출에 의하여, 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값으로서, (i) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 접지 단자로 흐르는 제1 누설 전류의 값, (ii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 전원 단자로 흐르는 제2 누설 전류의 값, (iii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 접지 단자로 흐르는 제1 동작 전류의 값, 및 (iv) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 전원 단자로 흐르는 제2 동작 전류의 값 중 적어도 하나를 계측할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 시험 패턴 생성 장치는, 상기 제1 누설 전류 및 상기 제2 누설 전류 중 적어도 하나가 측정 가능한 대기(standby) 상태로 상기 DUT를 유지시키는 제1 시험 패턴을 생성하거나, 상기 제1 동작 전류 및 상기 제2 동작 전류 중 적어도 하나가 측정 가능한 동작(active) 상태로 상기 DUT를 유지시키는 제2 시험 패턴을 생성할 수 있다.

전술한 실시예들에서, 상기 제1 전압은 상기 커패시터 및 상기 입출력 버퍼를 포함하는 충전 회로의 시정수에 소정의 양수(positive number)를 곱한 시간 동안 상기 커패시터에 상기 입출력 버퍼의 구동 전압을 인가하는 경우에 상기 커패시터의 일단이 도달하는 전압일 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 입출력 버퍼는, 다양한 반도체 소자를 이용함으로써, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 설정이 가능하도록 구성될 수 있고, 상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압으로부터 상기 제2 전압에 도달하는 때에 상기 출력 논리값의 변화가 발생되게 함으로써, 상기 변화를 감지한 상기 시간 계측기로 하여금 상기 도달 시간을 측정하게 할 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면, 상기 전류 계측 장치는, 상기 커패시터의 일단 및 상기 계측 모듈과 병렬 연결되는 보호 회로를 더 포함할 수 있고, 상기 보호 회로는, 과전류 및 전기적 충격 중 적어도 하나로부터 상기 전류 계측 장치를 보호하기 위한 회로일 수 있다.

한편, 상기 전류 계측 장치가, 상호 병렬 연결된 상기 커패시터의 일단 및 상기 계측 모듈과 상기 DUT의 상기 신호 단자 사이에 연결되는 스위칭 소자를 더 포함할 수도 있고, 이 경우, 상기 제어기는, 상기 충전 또는 방전의 개시 시기에 맞춰 상기 스위칭 소자를 개폐할 수도 있다.

또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 전류 계측 장치는, 상기 DUT의 상기 전류의 값에 대한 계측의 정밀도를 조절할 수 있도록 상기 커패시터의 용량 및 상기 시간 계측기의 측정 주파수 중 적어도 하나가 가변일 수 있다.

어느 일 실시예에 따르면, 상기 전류 계측 장치에서, 상기 계측 모듈은, 상기 입출력 버퍼 및 상기 시간 계측기가 모놀리식하게(monolithically) 상기 제어기에 일체화된 것일 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 전술한 실시예들에 따른 전류 계측 장치를 제조하는 방법 또한 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 일 태양에 따르면, 전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 신호 단자와 커패시터(capacitor)가 병렬 연결되어 있고, 시험 패턴에 의하여 상기 DUT가 작동되고 있는 상태에서, 상기 DUT의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터의 일단과 연결됨으로써 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하는 계측 모듈이 제공되는데, 그 계측 모듈은, 상기 커패시터의 충전 또는 방전을 통하여 상기 커패시터의 전하량을 증가 또는 감소시키고, 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하는 입출력 버퍼(I/O buffer); 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압으로부터 소정의 제2 전압에 도달하는 시간인 도달 시간을 측정하는 시간 계측기; 및 상기 입출력 버퍼와 상기 시간 계측기를 제어하여 상기 도달 시간을 측정하고, 상기 도달 시간을 이용하여 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하도록 제어하는 제어기를 포함한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 전류 계측 장치를 이용하여, 전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하는 방법도 제공되는데, 그 방법은, (a) 상기 DUT의 신호 단자와 커패시터(capacitor)가 병렬 연결되되, 상기 커패시터의 일단과 상기 DUT의 상기 신호 단자 사이에 스위칭 소자가 직렬 연결되고, 상기 스위칭 소자가 열려진 상태에서, 상기 전류 계측 장치가, (i) 시험 패턴을 생성하여 상기 DUT를 대기(standby) 상태 또는 동작(active) 상태로 작동시키거나 상기 전류 계측 장치에 연동되는 시험 패턴 생성 장치로 하여금 작동시키도록 지원하고, (ii) 상기 커패시터의 충전 또는 방전을 통하여 상기 커패시터의 전하량이 증가 또는 감소되게 함으로써, 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압에 도달하게 하는 단계; (b) 상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압에 도달하면, 상기 전류 계측 장치가, 상기 스위칭 소자를 닫음으로써 상기 커패시터의 전하량의 변화가 개시되도록 하는 단계; (c) 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제2 전압으로 변동됨이 감지되면, 상기 전류 계측 장치가, 상기 스위칭 소자가 닫힌 시점으로부터 상기 제2 전압으로 변동되기까지 경과한 시간인 도달 시간을 획득하는 단계; 및 (d) 상기 전류 계측 장치가, 획득된 상기 도달 시간을 이용하여 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계에서, 상기 커패시터의 일단의 전압의 소정의 제2 전압으로의 변동은, 상기 DUT의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터의 일단과 연결되는 입출력 버퍼를 이용하여 감지될 수 있되, 상기 입출력 버퍼는 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하고, 상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압으로부터 상기 제2 전압에 도달하는 때에 상기 출력 논리값의 변화가 발생됨에 따라 상기 제2 전압으로 변동됨이 감지될 수 있다.

이 실시예에서, 상기 도달 시간의 획득은, 시간 계측기에 의하여 수행될 수 있는데, 그 시간 계측기는, 상기 입출력 버퍼를 제어하는 제어기 또는 상기 입출력 버퍼로부터 상기 제2 전압으로 변동됨이 감지되면, 상기 스위칭 소자가 닫힌 시점으로부터 상기 제2 전압으로 변동되기까지 경과한 시간을 계측하는 기능을 수행한다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 시간 측정의 요소를 이용하여 전류를 계측하는 방식을 이용함으로써 종래의 방식과 같이 하드웨어를 구성하는 부품들의 고가의 정밀 기기에 의존하거나 코일, 저항체 등의 대형 부품을 이용하지 않으므로 전류 계측 장치의 단가가 저렴해지면서도 소형화가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의하면, DUT 내부의 전자 회로가 수정될 필요가 있게끔 코일, 저항체 등을 직렬로 연결하는 방식을 취한 종래의 전류 계측 방식과 달리 DUT의 단자에 본 발명에 따른 전류 계측 장치 또는 계측 모듈의 단자를 병렬로 연결함으로써 전류의 계측이 가능해짐으로써, 회로의 수정 없이 반도체 회로, 모듈 등 DUT의 내부 전자 회로의 전류 계측이 가능하게 되는 효과도 있다.

그리고 본 발명의 실시 형태에 의하면, 커패시터의 용량 및 시간 계측기의 측정 주파수 등을 가변으로 하여 계측 시간과 계측의 정밀도가 적절히 서로 절충(trade-off)될 수 있게 함으로써 전류 계측 장치에 대한 사용자의 다양한 요구를 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예의 설명에 이용되기 위하여 첨부된 아래 도면들은 본 발명의 실시예들 중 단지 일부일 뿐이며, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 “통상의 기술자”라 함)에게 있어서는 발명적 작업이 이루어짐 없이 이 도면들에 기초하여 다른 도면들이 얻어질 수 있다.
도 1은 코일과 저항체를 이용하지 않고, 커패시터를 충전함으로써 DUT의 전류를 계측하되 정밀 드라이버와 정밀 비교기를 이용하는 종래 방식의 전류 계측 장치를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에서의 입출력 버퍼 및 시간 계측기가 모놀리식하게(monolithically) 제어기에 일체화된 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 계측 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 다만, 본 명세서에 기재된 본 발명의 개념 및 원리에 따른 실시예들에 대하여 특정한 구조적 및 기능적 설명은 단지 본 발명에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예에 반드시 한정되는 것은 아니라고 할 것이다.

또한, 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '포함하다'라는 용어 및 그 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다.

그리고 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '제1' 또는 '제2' 등의 용어는 다양한 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있으나, 그 요소들이 상기 용어들에 한정되어서는 아니될 것이다. 상기 용어들은 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위한 목적으로만 이용된 것인바, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리범위에서 벗어나지 않는다면, '제1' 요소는 '제2' 요소로 명명될 수 있고, 이와 유사하게 '제2' 요소는 '제1' 요소로도 명명될 수 있다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'되어 있다거나 '접속'되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결'되어 있다거나 '직접 접속'되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예컨대, '~ 사이에'와 '바로 ~ 사이에' 또는 '~에 이웃하는'과 '~에 직접 이웃하는' 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 계측 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 계측 장치(200)는, 전류 계측의 대상인 DUT(device under test; 100)의 신호 단자와 병렬 연결되는 커패시터(capacitor; 210); 시험 패턴을 생성하여 상기 DUT를 작동시키는 시험 패턴 생성 장치(220); 및 상기 DUT(100)의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터(210)의 일단과 연결되는 계측 모듈(module; 230)을 포함한다.

구체적으로, 계측 모듈(230)은, 커패시터(210)의 충전 또는 방전을 통하여 커패시터(210)의 전하량을 증가 또는 감소시키고, 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값으로서, 예컨대, 1 또는 0의 상태에 대응되는 신호를 출력하는 입출력 버퍼(I/O buffer; 232)를 포함한다.

입출력 버퍼(232)의 일 예시는, 커패시터(210)의 충전 또는 방전을 통하여 커패시터(210)의 전하량을 증가 또는 감소시키는 충방전 수단인 전압 출력 장치로서의 입력 버퍼, 및 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하는 장치로서의 출력 버퍼를 포함하도록 구성되는 것일 수 있다.

예를 들면, 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압일 때 출력 버퍼가 1의 상태에 대응되는 신호를 출력하고 소정의 제2 전압일 때 출력 버퍼가 0의 상태에 대응되는 신호를 출력할 수 있을 것이다. 반대로, 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압일 때 출력 버퍼가 0의 상태에 대응되는 신호를 출력하고 소정의 제2 전압일 때 출력 버퍼가 1의 상태에 대응되는 신호를 출력할 수도 있을 것이다.

입출력 버퍼(232)의 일 실시 형태는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 설정이 가능하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 커패시터 일단의 전압이 상기 제1 전압으로부터 상기 제2 전압에 도달하는 때에 출력 논리값의 변화가 발생되도록 구성될 수 있다.

또한, 계측 모듈(230)은 커패시터(210)의 일단의 전압이 소정의 제1 전압으로부터 소정의 제2 전압에 도달하는 시간인 도달 시간을 측정하는 시간 계측기(234)를 더 포함하는바, 달리 말하자면, 이 시간 계측기는 입출력 버퍼(232)에 포함된 출력 버퍼의 출력 논리값이 변경되는 시간을 감지하여 이를 도달 시간으로서 측정하는 것이다.

이때, 상기 제1 전압은, 예컨대, 커패시터(210) 및 입출력 버퍼(232)를 포함하는 충전 회로의 시정수에 소정의 양수(positive number)를 곱한 시간 동안 입출력 버퍼(232)의 구동 전압을 커패시터(210)에 인가하는 경우에 커패시터(210)의 일단이 도달하는 전압일 수 있다. 일반적으로, 충전시의 정착 시간은 상기 시정수의 약 4배로 알려져 있으므로, 이를 고려하면 통상의 기술자가 상기 소정의 양수를 4로 지정할 수 있을 것이다.

통상의 기술자는, 커패시터(210)의 충전시에 커패시터(210)의 일단의 전압이 상기 제1 전압보다 높은 미리 설정된 상기 제2 전압에 도달할 수도 있으며, 커패시터(210)의 방전시에 커패시터(210)의 일단의 전압이 상기 제1 전압보다 낮은 미리 설정된 상기 제2 전압에 도달할 수도 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

그리고, 계측 모듈(230)은 입출력 버퍼(232)와 상기 시간 계측기(234)를 제어하여 상기 도달 시간을 측정하고, 상기 도달 시간을 이용하여 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하도록 제어하는 제어기(236)를 더 포함한다. 예를 들어, 제어기(236)는, 입출력 버퍼(232)에 의한 충전 및 방전 중 적어도 하나의 개시 시기, 중단 시기 등을 제어함으로써 시간 계측기(234)를 통한 도달 시간의 측정을 가능하게 할 수 있다.

전술한 입출력 버퍼(232)의 다른 일 실시 형태에서, 입출력 버퍼(232)는 1, 0 또는 Hi-Z의 세 가지 상태를 가질 수도 있고, 여기에서 Hi-Z는 입출력 버퍼(232)에 포함된 출력 버퍼의 출력이 오프(off) 상태에 놓여져 있는 상태를 지칭하는바, 예컨대 제어기(236)는 입출력 버퍼(232)에 의한 충전 또는 방전이 중단되도록 제어함으로써 상기 출력 버퍼의 출력을 오프(off) 상태로 전이시킬 수 있다.

이와 같이 전술한 구성요소들을 포함하는 계측 모듈(230)은 커패시터(210)의 용량, 상기 제1 전압, 상기 제2 전압 및 상기 도달 시간으로부터 상기 DUT(100)의 검사에 관계되는 전류의 값을 산출할 수 있다. 여기에서 DUT(100)의 검사에 관계되는 전류의 값이라 함은, (i) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 접지 단자로 흐르는 제1 누설 전류의 값, (ii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 전원 단자로 흐르는 제2 누설 전류의 값, (iii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 접지 단자로 흐르는 제1 동작 전류의 값, 또는 (iv) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 전원 단자로 흐르는 제2 동작 전류의 값을 지칭하는 것이다. 예를 들어, 통상 이와 같은 전류값 산출의 기능은 제어기(236)가 수행할 수 있을 것이나, 이에 한정되지는 않음은 통상의 기술자가 이해할 수 있을 것이다.

이 전류값의 계측에 있어서, 시험 패턴 생성 장치(220)는, 제1 누설 전류 및 제2 누설 전류 중 적어도 하나를 측정할 수 있는 상태인 대기(standby) 상태로 DUT(100)를 유지시키기 위한 시험 패턴을 생성하여 DUT(100)에 인가할 수 있을 것이며, 제1 동작 전류 및 제2 동작 전류 중 적어도 하나를 측정할 수 있는 상태인 동작(active) 상태로 DUT(100)를 유지시키기 위한 다른 시험 패턴을 생성하여 DUT(100)에 인가할 수도 있을 것이다. 한편, 구체적인 전류값의 산출 원리 및 이를 위한 개별 절차는 상세히 후술하기로 한다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전류 계측 장치(200; 미도시)는, 커패시터(210)의 일단 및 계측 모듈(230)과 병렬 연결되는 보호 회로(240)를 더 포함할 수 있는데, 그 보호 회로(240)는, 과전류 및 전기적 충격 등으로부터 전류 계측 장치(200)를 보호한다. 즉, 보호 회로(240)는 본 발명에 따른 전류 계측 장치가 DUT의 신호 단자에 접촉하거나 분리될 때 유도되는 정전기(ESD; electric static discharge)로부터 전류 계측 장치 및 DUT를 보호하기 위한 기능을 할 수 있다.

또한, 전류 계측 장치(200)는, 스위칭 소자(250)로서, 상호 병렬 연결된 커패시터(210)의 일단, 계측 모듈(230) 및 보호 회로(240)와 DUT(100)의 신호 단자 사이에 직렬 연결되는 스위칭 소자를 더 포함할 수 있는바, 제어기(236)는, 커패시터(210)의 충전 또는 방전의 개시 시기에 맞춰 스위칭 소자(250)를 개폐할 수 있다.

지금까지는 도 2를 통하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 계측 장치를 개관하였는바, 도 3은 도 2에 도시된 실시예에서의 입출력 버퍼 및 시간 계측기가 모놀리식하게(monolithically) 제어기에 일체화된 본 발명의 제2 일 실시예에 따른 전류 계측 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 제어기(336)는, 예를 들어 입출력 양방향 기능을 가진 FPGA(field programmable gate arrays; 프로그램 가능 게이트 필드 어레이), 마이크로프로세서 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit; 용도 특화 집적 회로) 등으로 구성되어 입출력 버퍼(332) 및 시간 계측기(334)를 모놀리식하게 포함할 수 있다.

전술한 제1 실시예와 제2 실시예에서, DUT(100)의 검사에 관계되는 구체적인 전류의 값은, 다음과 같은 본 발명에 따른 전류 값 계측 방식에 의하여 계측될 수 있다.

예를 들어, DUT(100)가 반도체 소자인 경우에는, DUT(100)의 신호 단자에는 DUT(100)의 검사에 관계되는 전류로서 두 종류의 전류가 흐를 수 있다. 그 중 하나는 DUT가 대기 상태에 있는 때, 신호 단자로부터 접지 단자 또는 전원 단자의 방향으로 흐르는 누설 전류이며, 다른 하나는 DUT가 동작 상태에 있는 때, 신호 단자로부터 접지 단자 또는 전원 단자의 방향으로 흐르는 동작 전류이다.

제1 누설 전류의 계측

먼저, DUT(100)에서 구하고자 하는 전류값이 DUT의 신호 단자로부터 접지 단자의 방향으로 흐르는 누설 전류의 값인 경우, 그 전류값의 산출 과정은 다음과 같다.

DUT(100)의 검사에 관계되는 전류의 측정은 도 2 또는 3을 참조로 하여 DUT(100)의 신호 단자를 본 발명에 따른 전류 계측 장치에 연결한 상태에서 수행된다.

1-1) 우선, DUT(100)에 시험 패턴을 인가하여 DUT(100)를 대기 상태에 놓이게 한다. 이때 스위칭 소자(250; 350)는 오프 상태이다.

1-2) 다음으로, 제어기(236; 336)가 계측의 시작을 지시하면, 입출력 버퍼(232; 332)의 입력 버퍼는 커패시터(210; 310)의 일단의 전압(Vs)이 DUT(100)의 전원 단자의 전압(Vd)에 이르기까지 충전을 개시한다. 이때, 충전 시간은 커패시터(210; 310)의 충전이 충분히 이루어질 수 있도록 커패시터(210; 310) 및 입출력 버퍼(232; 332)를 포함하는 충전 회로의 시정수(τ)보다 충분히 큰 시간이다. 여기에서, 충전 회로의 시정수(τ)는 커패시터(210; 310)의 용량(Ck)에 입력 버퍼의 충전 구동 저항(Ra)을 곱한 값, 즉, τ=Ck*Ra인바, Ck는 커패시터의 용량이며 이미 알려진 설계 상수이다. Ra는 입출력 버퍼(232; 332)의 입력 버퍼의 충전 구동 저항이며, 일반적으로 충전시 정착 시간은 시정수의 대략 4배, 예를 들어 4 내지 5배로 알려져 있다.

전술한 1-1)과 1-2)의 과정은 동시 또는 이시(異時)에 수행될 수 있으며, 이시에 수행되는 경우에 그 수행의 순서는 1-1)이 수행된 후에 1-2)이 수행되거나 1-2)이 수행된 후에 1-1)이 수행되는 순서일 수 있다. 이하, 타 전류에 대한 계측에서 상기 1-1) 및 1-2)에 대응되는 과정의 상호 순서에 관한 설명은 마찬가지이므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

1-3) 이 충전 시간이 지나면, 제어기(236; 336)는 입출력 버퍼(232; 332)의 입력 버퍼를 오프(off)시키고, 출력 버퍼를 온(on)시킨다. 이와 함께, 스위칭 소자(250; 350)를 닫아 온시킴으로써 전류 계측의 대상인 DUT(100)의 신호 단자를 본 발명에 따른 전류 계측 장치에 연결하는 동시에 시간 계측기(234; 334)로 하여금 시간 측정을 하도록 지시한다.

1-4) 전류 계측 장치가 DUT(100)의 신호 단자 부위에 연결되는 순간부터 누설 전류로 인하여, 충전되어 있던 커패시터(210; 310)의 충전된 전하량의 변화가 시작되며, 이때 입출력 버퍼(232; 332)의 출력 버퍼는 커패시터(210; 310) 일단의 전압(Vs)에 따라 0과 1에 대응되는 두 출력 논리값을 가지는 것으로서 커패시터의 전하량 변화에 따라 출력 논리값(logic)이 1에서 0으로 변화될 수 있다.

제어기(236; 336)는 입출력 버퍼(232; 332)의 출력 버퍼에서의 출력 논리값의 변화가 일어나면 시간 계측기(234; 334)로 하여금 스위칭 소자(250; 350)가 온으로 된 시점으로부터 출력 논리값의 변화까지 경과된 시간, 도달 시간(t)을 계측하게 한다. 일반적인 예시로서, 제1 전압인 전원 전압을 Vd라고 할 때, 출력 버퍼의 출력 논리값의 변화가 일어나는 제2 전압인 기준 전압(Vr)은 Vr=Vd/2로 정해둘 수 있다. 기준 전압의 설정이 이에 한정되지 않음은 물론이다.

그렇다면 제어기(236; 336)는 계측된 도달 시간(t)으로부터 아래 수학식 1을 이용하여 전류 계측의 대상인 DUT(100)의 제1 누설 전류를 산출해낼 수 있다.

이 수학식 1은 제1 전압이 Vd이고, 제2 전압이 Vr=Vd/2일 경우에 도출되는 식인바, 이와 다르게 정해진 제1 전압 및 제2 전압에 대하여도 통상의 기술자는 상기 수학식 1에 대응되는 전류값에 관한 식을 용이하게 구할 수 있을 것이므로 불필요한 상세 설명은 생략하기로 한다.

제2 누설 전류의 계측

다른 한편, 앞서 설명한 것과는 달리 DUT(100)에서 구하고자 하는 전류값이 DUT의 신호 단자로부터 전원 단자의 방향으로 흐르는 누설 전류의 값인 경우, 그 전류값의 산출 과정은 다음과 같다.

2-1) 제1 누설 전류의 계측에서의 1-1)과 같은 과정을 수행한다.

2-2) 다음으로, 제어기(236; 336)가 계측의 시작을 지시하면, 입출력 버퍼(232; 332)의 입력 버퍼는 커패시터(210; 310)의 일단의 전압(Vs)이 DUT(100)의 접지 단자의 전압에 이르기까지 방전을 개시한다. 이때, 방전 시간은 커패시터(210; 310)의 방전이 충분히 이루어질 수 있도록 커패시터(210; 310) 및 입출력 버퍼(232; 332)를 포함하는 방전 회로의 시정수(τ)보다 충분히 큰 시간이다. 여기에서, 방전 회로의 시정수(τ)는 커패시터(210; 310)의 용량(Ck)에 입력 버퍼의 방전 구동 저항(Rb)을 곱한 값, 즉, τ=Ck*Rb인바, Ck는 커패시터의 용량이며 이미 알려진 설계 상수이다. Rb는 입출력 버퍼(232; 332)의 입력 버퍼의 방전 구동 저항이며, 일반적으로 방전시 정착 시간 또한 시정수의 대략 4배, 예를 들어 4 내지 5배로 알려져 있다.

2-3) 이 방전 시간이 지나면, 제1 누설 전류의 계측에서의 1-3)의 과정과 마찬가지로 제어기(236; 336)는 입출력 버퍼(232; 332)의 입력 버퍼를 오프(off)시키고, 출력 버퍼를 온(on)시킨다. 이와 함께, 스위칭 소자(250; 350)를 닫아 온시킴으로써 전류 계측의 대상인 DUT(100)의 신호 단자를 본 발명에 따른 전류 계측 장치에 연결하는 동시에 시간 계측기(234; 334)로 하여금 시간 측정을 하도록 지시한다.

2-4) 전류 계측 장치가 DUT(100)의 신호 단자 부위에 연결되는 순간부터 누설 전류로 인하여, 충전되어 있던 커패시터(210; 310)의 충전된 전하량의 변화가 시작되며, 이때 입출력 버퍼(232; 332)의 출력 버퍼는 커패시터(210; 310) 일단의 전압(Vs)에 따라 0과 1에 대응되는 두 가지 출력 논리값을 가지는 것으로서 커패시터의 전하량 변화에 따라 출력 논리값(logic)이 0에서 1로 변화될 수 있다.

제어기(236; 336)는 입출력 버퍼(232; 332)의 출력 버퍼에서의 출력 논리값의 변화가 일어나면 시간 계측기(234; 334)로 하여금 스위칭 소자(250; 350)가 온으로 된 시점으로부터 출력 논리값의 변화까지 경과된 시간, 도달 시간(t)을 계측하게 한다. 그렇다면 제어기(236; 336)는 계측된 도달 시간(t)으로부터 아래 수학식 2를 이용하여 전류 계측의 대상인 DUT(100)의 제2 누설 전류를 산출해낼 수 있다.

이 수학식 2는 수학식 1과 마찬가지로 예시적인 것에 지나지 않으며, 이와 다르게 정해진 제1 전압 및 제2 전압에 대하여도 통상의 기술자는 수학식 2에 대응되는 식을 용이하게 구할 수 있을 것이다.

제1 동작 전류의 계측

또한, 앞서 설명한 것과는 달리 DUT(100)에서 구하고자 하는 전류값이 DUT의 신호 단자로부터 접지 단자의 방향으로 흐르는 동작 전류의 값인 경우, 그 전류값의 산출 과정은 다음과 같다.

3-1) 제1 누설 전류의 계측에서의 1-1)과 같은 과정을 수행하되, 시험 패턴은 DUT(100)를 대기 상태 대신 동작 상태에 놓이게 하는 패턴이라는 점에서 차이가 있다.

3-2) 제1 누설 전류의 계측에서의 1-2)와 같은 과정을 수행한다.

3-3) 제1 누설 전류의 계측에서의 1-3)과 같은 과정을 수행한다.

3-4) 제1 누설 전류의 계측에서의 1-4)와 같은 과정을 수행하되, 누설 전류 대신에 동작 전류를 고려하는 점에서 차이가 있다.

제2 동작 전류의 계측

그리고 앞서 설명한 것과 달리 DUT(100)에서 구하고자 하는 전류값이 DUT의 신호 단자로부터 전원 단자의 방향으로 흐르는 동작 전류의 값인 경우, 그 전류값의 산출 과정은 다음과 같다.

4-1) 제2 누설 전류의 계측에서의 2-1)과 같은 과정을 수행하되, 시험 패턴은 DUT(100)를 대기 상태 대신 동작 상태에 놓이게 하는 패턴이라는 점에서 차이가 있다.

4-2) 제2 누설 전류의 계측에서의 2-2)와 같은 과정을 수행한다.

4-3) 제2 누설 전류의 계측에서의 2-3)과 같은 과정을 수행한다.

4-4) 제2 누설 전류의 계측에서의 2-4)와 같은 과정을 수행하되, 누설 전류 대신에 동작 전류를 고려하는 점에서 차이가 있다.

지금까지 본 발명의 전류 계측 장치를 이용하여, (i) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 접지 단자로 흐르는 제1 누설 전류의 값, (ii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 전원 단자로 흐르는 제2 누설 전류의 값, (iii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 접지 단자로 흐르는 제1 동작 전류의 값, 및 (iv) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 전원 단자로 흐르는 제2 동작 전류의 값 등을 계측하는 방법을 설명하였다.

한편, 본 발명에서 설명하는 전류 계측 방법은 본 발명에 따른 구성을 필수적으로 갖춘 전류 계측 장치의 이용이라는 조건으로 한정되지 않는바, 전술한 전류 계측의 방식에 기초하여 그 방법을 다시 설명하자면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 따라 전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하는 방법(이하 "전류 계측 방법"이라 함)은, 우선, 상기 DUT의 신호 단자와 커패시터(capacitor)가 병렬 연결되되, 상기 커패시터의 일단과 상기 DUT의 상기 신호 단자 사이에 스위칭 소자가 직렬 연결되고, 상기 스위칭 소자가 열려진 상태에서 수행된다.

본 발명에 따른 전류 계측 방법은, 전류 계측 장치가, (i) 시험 패턴을 생성하여 상기 DUT를 대기(standby) 상태 또는 동작(active) 상태로 작동시키거나 상기 전류 계측 장치에 연동되는 시험 패턴 생성 장치로 하여금 작동시키도록 지원하고, (ii) 상기 커패시터의 충전 또는 방전을 통하여 상기 커패시터의 전하량이 증가 또는 감소되게 함으로써, 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압에 도달하게 하는 단계(S410; 미도시)를 포함한다.

다음으로, 본 발명의 전류 계측 방법은, 상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압에 도달하면, 상기 전류 계측 장치가, 상기 스위칭 소자를 닫음으로써 상기 커패시터의 전하량의 변화가 개시되도록 하는 단계(S420; 미도시)를 더 포함한다.

그 후, 본 발명의 전류 계측 방법은, 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제2 전압으로 변동됨이 감지되면, 상기 전류 계측 장치가, 상기 스위칭 소자가 닫힌 시점으로부터 상기 제2 전압으로 변동되기까지 경과한 시간인 도달 시간을 획득하는 단계(S430; 미도시)를 더 포함한다.

이 단계(S430)의 일 실시예에서, 상기 커패시터의 일단의 전압의 소정의 제2 전압으로의 변동은, 상기 DUT의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터의 일단과 연결되는 입출력 버퍼를 이용하여 감지될 수 있는데, 여기에서 상기 입출력 버퍼는 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하는 기능을 수행하고, 그와 같은 기능에 의하여 상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압으로부터 상기 제2 전압에 도달하는 때에 상기 출력 논리값의 변화가 발생됨에 따라 상기 제2 전압으로 변동됨이 감지될 수 있을 것이다.

여기에서 언급된 입출력 버퍼는 본 발명에 따른 전류 계측 장치 또는 기타 전류 계측 장치에 포함된 것이거나 이와는 별개의 구성요소로 이용되는 것일 수 있음은 통상의 기술자는 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이 실시예에서 상기 도달 시간의 획득은, 상기 입출력 버퍼를 제어하는 제어기 또는 상기 입출력 버퍼로부터 상기 제2 전압으로 변동됨이 감지되면, 상기 스위칭 소자가 닫힌 시점으로부터 상기 제2 전압으로 변동되기까지 경과한 시간을 계측하는 시간 계측기에 의하여 수행될 수도 있다.

마찬가지로, 여기에서 언급된 시간 계측기는 본 발명에 따른 전류 계측 장치 또는 기타 전류 계측 장치에 포함된 것이거나 이와는 별개의 구성요소로서 이용되는 것일 수 있다.

이상, 전술한 바와 같은 전류 계측 장치 및 전류 계측 방법은 예시적인 것으로서 통상의 기술자는 본 명세서의 기재 내용을 참조로 하여 다양한 변형 실시를 도모할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명의 모든 실시예에서, DUT(100)의 전류값에 대한 계측의 정밀도를 조절할 수 있도록 커패시터(210; 310)의 용량 및 시간 계측기(234; 334)의 측정 주파수 중 적어도 하나를 가변으로 할 수 있다.

예를 들어, 커패시터의 용량이 클수록, 측정 주파수가 높을수록 측정의 정밀도는 증가한다. 다만, 커패시터의 용량이 지나치게 커지면 계측 시간이 상대적으로 늘어나게 되므로 적정선으로 유지할 필요가 있을 것이다.

예를 들면, 전원 단자의 전압이 1.0V인 반도체 소자가 DUT인 경우, 그 DUT의 1 nA 누설 전류를 측정할 시에, 커패시터의 용량을 1 nF, 시간 계측기의 측정 주파수를 1GHz로 설정한다면, 계측에 소요되는 시간은 t=C*(Vd-Vd/2)/i로부터 0.5초가 되며, 그 계측시에 소요되는 클럭수는 5*10⁸이다. 달리 표현하자면, 계측시 하나의 클럭에 대응되는 전류값이 정밀도가 되므로, 전술한 설정 기준으로 보면, 10^-8nA 단위까지 계측 가능하다.

앞선 예시에서 계측 시간이 과다하여 부담이 될 수 있다면, 커패시터의 용량을 적당히 조절하여 계측 시간을 최적화할 필요가 있는바, 이를 위하여 커패시터가 그 용량이 조절될 수 있는 가변 소자로 구성될 수도 있을 것이다.

다른 예시로서, 본 발명에 따른 전류 계측 장치의 커패시터 용량을 "0"으로 설정하고, 계측 대상인 DUT와 전류 계측 장치의 회로 부분이 자체적으로 지니고 있는 내부의 고유 커패시턴스 성분을 이용하여 전류를 계측하는 방식도 가능하다. 통상의 반도체 소자의 입출력 단자의 커패시턴스 용량은 5~10pF이므로, 이 경우, 계측 시간은 1/100초 정도이다.

또 다른 예시로서, 본 발명에 따른 전류 계측 장치에서 입출력 버퍼의 출력 버퍼를 고속 ADC 또는 OP Amp 등의 정밀 부품으로 대체함으로써 커패시터의 미세한 전하 변화량을 감지하여 정밀도를 올리거나 계측 시간을 단축하는 방식도 가능할 것이다. 전술한 실시예에서의 출력 버퍼를 이용하면 커패시터의 일단의 전압 변화가 Vd/2의 수준에 이르기까지 시간이 경과되어야 출력 버퍼의 출력 논리값이 변하는 반면에, 이와 같은 정밀 부품을 이용하는 때에는 1mV의 미세 수준까지도 곧바로 출력 논리값의 변화로 귀결될 수 있는바, 설계 자체로 DUT의 신호 단자에 걸리는 커패시턴스가 큰 경우에 이를 적용하게 된다면 현저한 계측 시간의 단축을 달성할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이 설명된 본 발명은 모든 실시예들에 걸쳐, 시간 측정의 요소를 이용하여 전류를 계측하는 방식을 이용함으로써 종래의 방식과 같이 하드웨어를 구성하는 고가의 정밀 기기들의 정밀성에 의존하거나 코일, 저항체 등의 대형 부품을 이용하지 않으므로 단가가 저렴하면서도 소형화가 가능한 효과가 있다.

상기 실시예들로써 여기에서 설명된 기술의 또 다른 이점은, 종래의 코일, 저항체 등을 이용한 전류의 계측시에는 측정하고자 하는 반도체 회로, 전자 회로 모듈 등의 DUT 단자에서부터 직렬로 전원 또는 접지 방향으로 코일, 저항체 등을 직렬로 삽입하여야 하므로 DUT 내부의 전자 회로에 대한 수정이 필요한 반면에, 본 발명의 전류 계측 장치 또는 전류 계측 방법에 따르면 그러한 전자 회로의 수정이 없이도 측정하고자 하는 DUT 단자에 계측 모듈의 단자를 접촉함으로써 전류를 계측할 수 있게 된다는 점이다.

위 실시예의 설명에 기초하여 해당 기술분야의 통상의 기술자는, 본 발명이 목적으로 하는 효과가 전술한 전류 계측 장치(200; 300)의 하드웨어만으로 달성되거나 그 하드웨어 및 소프트웨어의 결합을 통하여 달성되거나 하드웨어만으로 달성될 수 있다는 점을 명확하게 이해할 수 있다. 본 발명의 기술적 해법의 대상물 또는 선행 기술들에 기여하는 부분들은 다양한 변형례로서 실현될 수 있다는 점을 통상의 기술자는 잘 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 사람이라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

그와 같이 균등하게 또는 등가적으로 변형된 것에는, 예컨대 본 발명에 따른 방법을 실시한 것과 동일한 결과를 낼 수 있는, 수학적 또는 논리적으로 동치(logically equivalent)인 방법이 포함될 것이다.

100: DUT(device under test)
210, 310: 커패시터
220, 320: 시험 패턴 생성 장치
230, 330: 계측 모듈
232, 332: 입출력 버퍼
234, 334: 시간 계측기
236, 336: 제어기
240, 340: 보호 회로
250, 350: 스위칭 소자

Claims

전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 신호 단자와 병렬 연결되는 커패시터(capacitor);
시험 패턴을 생성하여 상기 DUT를 작동시키는 시험 패턴 생성 장치; 및
상기 DUT의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터의 일단과 연결되는 계측 모듈(module);을 포함하되,
상기 계측 모듈은,
상기 커패시터의 충전 또는 방전을 통하여 상기 커패시터의 전하량을 증가 또는 감소시키고, 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하는 입출력 버퍼(I/O buffer);
상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압으로부터 소정의 제2 전압에 도달하는 시간인 도달 시간을 측정하는 시간 계측기; 및
상기 입출력 버퍼와 상기 시간 계측기를 제어하여 상기 도달 시간을 측정하고, 상기 도달 시간을 이용하여 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하도록 제어하는 제어기;를 포함하고,
상기 입출력 버퍼는,
상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 설정이 가능하도록 구성되고, 상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압으로부터 상기 제2 전압에 도달하는 때에 상기 출력 논리값의 변화가 발생되게 함으로써, 상기 변화를 감지한 상기 시간 계측기로 하여금 상기 도달 시간을 측정하게 하는 전류 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 계측 모듈은,
상기 커패시터의 용량, 상기 제1 전압, 상기 제2 전압 및 상기 도달 시간에 기초한 산출에 의하여, 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값으로서,
(i) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 접지 단자로 흐르는 제1 누설 전류의 값,
(ii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 전원 단자로 흐르는 제2 누설 전류의 값,
(iii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 접지 단자로 흐르는 제1 동작 전류의 값, 및
(iv) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 전원 단자로 흐르는 제2 동작 전류의 값 중 적어도 하나를 계측하는 것을 특징으로 하는 전류 계측 장치.
제2항에 있어서,
상기 시험 패턴 생성 장치는,
상기 제1 누설 전류 및 상기 제2 누설 전류 중 적어도 하나가 측정 가능한 대기(standby) 상태로 상기 DUT를 유지시키는 제1 시험 패턴을 생성하거나,
상기 제1 동작 전류 및 상기 제2 동작 전류 중 적어도 하나가 측정 가능한 동작(active) 상태로 상기 DUT를 유지시키는 제2 시험 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 전류 계측 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전압은 상기 커패시터 및 상기 입출력 버퍼를 포함하는 충전 회로의 시정수에 소정의 양수(positive number)를 곱한 시간 동안 상기 커패시터에 상기 입출력 버퍼의 구동 전압을 인가하는 경우에 상기 커패시터의 일단이 도달하는 전압인 것을 특징으로 하는 전류 계측 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 전류 계측 장치는,
상호 병렬 연결된 상기 커패시터의 일단 및 상기 계측 모듈과, 상기 DUT의 상기 신호 단자 사이에 직렬 연결되는 스위칭 소자를 더 포함하고,
상기 제어기는,
상기 충전 또는 방전의 개시 시기에 맞춰 상기 스위칭 소자를 개폐하는 것을 특징으로 하는 전류 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 전류 계측 장치는,
상기 커패시터의 일단 및 상기 계측 모듈과 병렬 연결되는 보호 회로를 더 포함하고,
상기 보호 회로는,
과전류 또는 전기적 충격으로부터 상기 전류 계측 장치를 보호하기 위한 회로인 것을 특징으로 하는 전류 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 DUT의 상기 전류의 값에 대한 계측의 정밀도를 조절할 수 있도록 상기 커패시터의 용량 및 상기 시간 계측기의 측정 주파수 중 적어도 하나가 가변인 것을 특징으로 하는 전류 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 계측 모듈은,
상기 입출력 버퍼 및 상기 시간 계측기가 모놀리식하게(monolithically) 상기 제어기에 일체화된 것을 특징으로 하는 전류 계측 장치.
전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 신호 단자와 커패시터(capacitor)가 병렬 연결되고, 시험 패턴에 의하여 상기 DUT가 작동되고 있는 상태에서, 상기 DUT의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터의 일단과 연결되어, 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하는 계측 모듈로서,
상기 커패시터의 충전 또는 방전을 통하여 상기 커패시터의 전하량을 증가 또는 감소시키고, 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하는 입출력 버퍼(I/O buffer);
상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압으로부터 소정의 제2 전압에 도달하는 시간인 도달 시간을 측정하는 시간 계측기; 및
상기 입출력 버퍼와 상기 시간 계측기를 제어하여 상기 도달 시간을 측정하고, 상기 도달 시간을 이용하여 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하도록 제어하는 제어기;를 포함하고,
상기 입출력 버퍼는,
상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 설정이 가능하도록 구성되고, 상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압으로부터 상기 제2 전압에 도달하는 때에 상기 출력 논리값의 변화가 발생되게 함으로써, 상기 변화를 감지한 상기 시간 계측기로 하여금 상기 도달 시간을 측정하게 하는 계측 모듈.
전류 계측 장치를 이용하여 전류 계측의 대상인 DUT(device under test)의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하는 방법에 있어서,
(a) 상기 DUT의 신호 단자와 커패시터(capacitor)가 병렬 연결되되, 상기 커패시터의 일단과 상기 DUT의 상기 신호 단자 사이에 스위칭 소자가 직렬 연결되고, 상기 스위칭 소자가 열려진 상태에서, 상기 전류 계측 장치가, (i) 시험 패턴을 생성하여 상기 DUT를 대기(standby) 상태 또는 동작(active) 상태로 작동시키거나 상기 전류 계측 장치에 연동되는 시험 패턴 생성 장치로 하여금 작동시키도록 지원하고, (ii) 상기 커패시터의 충전 또는 방전을 통하여 상기 커패시터의 전하량이 증가 또는 감소되게 함으로써, 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제1 전압에 도달하게 하는 단계;
(b) 상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압에 도달하면, 상기 전류 계측 장치가, 상기 스위칭 소자를 닫음으로써 상기 커패시터의 전하량의 변화가 개시되도록 하는 단계;
(c) 상기 커패시터의 일단의 전압이 소정의 제2 전압으로 변동됨이 감지되면, 상기 전류 계측 장치가, 상기 스위칭 소자가 닫힌 시점으로부터 상기 제2 전압으로 변동되기까지 경과한 시간인 도달 시간을 획득하는 단계; 및
(d) 상기 전류 계측 장치가, 획득된 상기 도달 시간을 이용하여 상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값을 계측하는 단계를 포함하는 전류 계측 방법.
제11항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 커패시터의 일단의 전압의 소정의 제2 전압으로의 변동은, 상기 DUT의 상기 신호 단자와 연결된 상기 커패시터의 일단과 연결되는 입출력 버퍼를 이용하여 감지되되,
상기 입출력 버퍼는 상기 커패시터의 일단의 전압에 따른 출력 논리값에 대응되는 신호를 출력하고,
상기 커패시터의 일단의 전압이 상기 제1 전압으로부터 상기 제2 전압에 도달하는 때에 상기 출력 논리값의 변화가 발생됨에 따라 상기 제2 전압으로 변동됨이 감지되는 것을 특징으로 하는 전류 계측 방법.
제12항에 있어서,
상기 도달 시간의 획득은,
상기 입출력 버퍼를 제어하는 제어기 또는 상기 입출력 버퍼로부터 상기 제2 전압으로 변동됨이 감지되면, 상기 스위칭 소자가 닫힌 시점으로부터 상기 제2 전압으로 변동되기까지 경과한 시간을 계측하는 시간 계측기에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전류 계측 방법.
제11항에 있어서,
상기 DUT의 검사에 관계되는 전류의 값은,
상기 커패시터의 용량, 상기 제1 전압, 상기 제2 전압 및 상기 도달 시간에 기초하여 산출되는,
(i) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 접지 단자로 흐르는 제1 누설 전류의 값,
(ii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 전원 단자로 흐르는 제2 누설 전류의 값,
(iii) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 접지 단자로 흐르는 제1 동작 전류의 값, 및
(iv) 상기 DUT의 상기 신호 단자로부터 상기 DUT의 상기 전원 단자로 흐르는 제2 동작 전류의 값 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전류 계측 방법.