TWI439711B - 切換矩陣器及其半導體元件特性之測試系統 - Google Patents

切換矩陣器及其半導體元件特性之測試系統 Download PDF

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Description

切換矩陣器及其半導體元件特性之測試系統
本揭露係關於一種切換矩陣器及其半導體元件特性之測試系統，特別係關於一種具有感測器及控制器之切換矩陣器及其半導體元件特性之測試系統，以控制該切換矩陣器之開啟或關閉操作。
具有各式量測單元之電子儀器已廣泛地應用於量測及分析在半導體或任何電子元件及電性效能。複數條從量測單元接出來的測試線路連接至量測單元與待測元件上之元件及電性的選擇點，俾便執行期望之測試。在進行積體電路元件之電性測試時，照慣例，一客製化或泛用型矩陣裝置(或多工器)用於容易地切換測試儀器與數個(或一個)待測元件間的連接。矩陣裝置係被建構以根據使用者之指令而連接從輸入埠至輸出埠之任意組合。
對積體電路元件之電性測試而言，一個或多個測試儀器(視乎欲量測之電氣特性)耦接於矩陣裝置之輸入埠，待測元件則耦接於矩陣裝置之輸出埠。矩陣裝置之輸入埠與輸出埠係連接於中繼開關(relay switch)，其建構該矩陣裝置或多工器之連接通道，而矩陣裝置之輸入埠與輸出埠間之電氣連接係由繼電器開關予以開啟或關閉。上述技術亦可應用於單一元件或已組合之電子模組測試，或使用印刷電路板上插座直接耦接於測試儀器(或經由矩陣裝置或多工 器)之電路測試。美國專利US 6,069,484、US 5,124,638、US 5,559,482、US 6,791,344、以及US 6,100,815等文獻揭示了矩陣裝置應用於測試積體電路元件之技術。
本揭露提供一種具有感測器及控制器之切換矩陣器及其半導體元件特性之測試系統，以控制該切換矩陣器之開啟或關閉操作。
本揭露之矩陣切換器之一實施例，包含一切換陣列，其包含一個或複數個輸入埠；一個或複數個輸出埠；一個或複數個開關元件，經配置以開啟及關閉該輸入埠與該輸出埠間之一電氣通路；以及一電感測器或一電感測器組件，經配置以量測該電氣通路之一預定電氣特性並以據以產生一訊號。
本揭露之半導體元件特性之測試系統之一實施例，包含一切換陣列及一控制器。該切換陣列包含一個或複數個輸入埠；一個或複數個輸出埠；一個或複數個開關元件，經配置以開啟及關閉該輸入埠與該輸出埠間之一電氣通路；以及一電感測器或一電感測器組件，經配置以量測該電氣通路之一預定電氣特性並以據以產生一訊號。該控制器經配置以根據該訊號控制該開關元件之操作。
上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露 之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。
圖1例示本發明一實施例之測試系統10的功能方塊圖。該測試系統10包含一測量單元12、一切換矩陣器40、一待測元件(例如積體電路元件)16以及一作業系統20。該切換矩陣器40包含一切換陣列30及一控制器18。該測量單元12可包含一電源供應器和一感測器(未繪示於圖中)，例如電流源、電壓源、或數位信號源，用以偏壓待測元件之電流器、伏特器、示波器或數位器等，用以量測該待測元件16之電氣特性。該切換矩陣器40之元件測試接點電係氣連接於該待測元件16之接墊。該作業系統20包含一顯示器22、一輸入裝置24、一記憶體26以及一處理器28，其係被建構以控制該記憶體26、該輸入裝置24、該顯示器22及該控制器18之操作。
圖2例示圖1之切換陣列30的一實施例。該切換陣列30具有M個列端子(列埠)與N個行端子(行埠)，其中M和N為等 於或大於1之整數。該列端子1至M連接到相對應的列線路32，而該行端子1至N連接到相對應的行線路34。連接於列線路32與行線路34間之兩連接點具有以陣列方式排列之開關元件36(SWi,j )，該下標之前者表示對應每一列線路32的位置，而後者表示對應每一行線路34的位置。當開關元件SW1,1 關閉(導通)時表示列端子1與行端子1間之電氣通路為電氣連接狀態，而當開關元件SW1,1 開啟(不導通)時表示列端子1與行端子1間之電氣通路為非電氣連接狀態。該開關元件36(SWi,j )可為單一中繼開關(relay)或多進多出架構(A×B，其中A、B可為等於或大於1之任意整數值。
該控制器18係被建構以根據該處理器28之變更指令，控制該開關元件36之開關狀態。在本揭露之一實施例中，該切換陣列30另包含一電感測器38(或一電感測器組件)，經配置以量測該電氣通路之一預定電氣特性並以據以產生一訊號。在本揭露之一實施例中，該電感測器38係電壓感測器、電流感測器或功率感測器；該電感測器組件係電壓感測器、電流感測器、及/或功率感測器之組合。在本揭露之一實施例中，該電感測器38係連接於該列線路32及/或該行線路34。在本揭露之一實施例中，該控制器18係整合於該切換陣列30之內部，且可根據該電感測器38從該切換陣列30感測之訊號而不顧該處理器28之指示。
在本揭露之一實施例中，該列端子(列埠)與該行端子(行埠)可作為輸入埠(耦合於該測量單元12)或作為輸出埠( 耦接於該待測元件16)。在該測試系統10中，測試信號係由該測量單元12之一產生，再經由該切換陣列30而傳輸至該待測元件16。另一方面，該待測元件16之電氣訊號則經由該該切換陣列30而傳輸至該測量單元12之感測器。亦即，該切換陣列30之列端子和行端子具有雙向傳輸訊號之功能。
在手動式或自動化測試系統中，若在施加高電壓、高電流、及/或高功率於該開關元件36之時段中，改變該開關元件36之開啟或關閉狀態，將損壞該切換陣列30。當施加高電壓、高電流、及/或高功率大於該開關元件36之規格數值時，即可能損壞該開關元件36。
圖3例示本發明一實施例之智慧型切換矩陣器40，其包含M×N之切換陣列30及控制器18。在本揭露之一實施例中，該電感測器38係從該開關元件36之輸入線路或輸出線路上量測施加之電壓、電流、及/或功率，並據以產生一感測訊號；在收到該處理器28之切換指示後，該控制器18將考量該電感測器38之感測訊號，再據以控制該開關元件36之導通操作。該輸入埠及該輸出埠間之電氣通路的開啟或關閉係取決於該控制器18，其藉由在改變該開關元件36之狀態前先行禁能(disable)與致能(enable)該開關元件36之切換操作。如此，即可避免施加於該開關元件36之電壓、電流、及/或功率損壞該切換陣列30。
本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本揭 露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以取代，或者採用上述二種方式之組合。
此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本揭露教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本揭露。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。
10‧‧‧測試系統
12‧‧‧測量單元
16‧‧‧待測元件
18‧‧‧控制器
20‧‧‧作業系統
22‧‧‧顯示器
24‧‧‧輸入裝置
26‧‧‧記憶體
28‧‧‧處理器
30‧‧‧切換陣列
32‧‧‧列線路
34‧‧‧行線路
36‧‧‧開關元件
38‧‧‧電感測器
40‧‧‧切換矩陣器
藉由參照前述說明及下列圖式，本揭露之技術特徵及優點得以獲得完全瞭解。
圖1例示本發明一實施例之半導體元件之測試系統的功能方塊圖；圖2例示圖1之切換矩陣器之一實施例；以及圖3例示本發明一實施例之智慧型切換矩陣器。
30‧‧‧切換陣列
32‧‧‧列線路
34‧‧‧行線路
36‧‧‧開關元件
38‧‧‧電感測器

Claims (20)

  1. 一種矩陣切換器，包含：一切換陣列，包含：一個或複數個輸入埠；一個或複數個輸出埠；一個或複數個開關元件，經配置以開啟及關閉該輸入埠與該輸出埠間之一電氣通路；一電感測器或一電感測器組件，經配置以量測該電氣通路之一預定電氣特性並以據以產生一訊號；以及一控制器，經配置以根據該訊號控制該開關元件之操作。
  2. 根據請求項1所述之矩陣切換器，其中該電感測器係一電壓感測器。
  3. 根據請求項1所述之矩陣切換器，其中該電感測器係一電流感測器。
  4. 根據請求項1所述之矩陣切換器，其中該電感測器係一功率感測器。
  5. 根據請求項1所述之矩陣切換器，其中該電感測器組件係電壓感測器、電流感測器、及/或功率感測器之組合。
  6. 根據請求項1所述之矩陣切換器，其中該電氣通路包含一輸入線路，連接該輸入埠至該開關元件。
  7. 根據請求項6所述之矩陣切換器，其中該電感測器係連接於該輸入線路。
  8. 根據請求項1所述之矩陣切換器，其中該電氣通路包含一輸出線路，連接該輸出埠至該開關元件。
  9. 根據請求項8所述之矩陣切換器，其中該電感測器係連接於該輸出線路。
  10. 根據請求項1所述之矩陣切換器，其中該電感測器並未設置於該切換陣列內部。
  11. 根據請求項1所述之矩陣切換器，其中該開關元件係以陣列方式設置。
  12. 一種半導體元件特性之測試系統，包含：一切換陣列，包含：一個或複數個輸入埠；一個或複數個輸出埠；一個或複數個開關元件，經配置以開啟及關閉該輸入埠與該輸出埠間之一電氣通路；以及一電感測器或一電感測器組件，經配置以量測該電氣通路之一預定電氣特性並以據以產生一訊號；以及一控制器，經配置以根據該訊號控制該開關元件之操作。
  13. 根據請求項12所述之測試系統，其中該電感測器係一電壓感測器。
  14. 根據請求項12所述之測試系統，其中該電感測器係一電流感測器。
  15. 根據請求項12所述之測試系統，其中該電感測器係一功率感測器。
  16. 根據請求項12所述之測試系統，其中該電氣通路包含一輸入線路，連接該輸入埠至該開關元件。
  17. 根據請求項16所述之測試系統，其中該電感測器係連接於該輸入線路。
  18. 根據請求項12所述之測試系統，其中該電氣通路包含一輸出線路，連接該輸出埠至該開關元件。
  19. 根據請求項18所述之測試系統，其中該電感測器係連接於該輸出線路。
  20. 根據請求項12所述之測試系統，其中該開關元件係以陣列方式設置。
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