TWI596857B - 具有靜電防護功能的檢測設備 - Google Patents

Description

具有靜電防護功能的檢測設備

本發明係關於一種檢測設備，特別是一種具有靜電防護功能的檢測設備。

在產品正式出貨之前，通常需要經過測試的過程。以液晶模組(LCM)的測試來說，由於客戶端產線上運用的需求，所接測的待測物不盡相同，且更換待測物的頻率高。在這個情形下，假使產線上的靜電放電的防護措施不完善，則容易造成檢測設備與待測設備的損壞。

雖然目前於測試的領域中，通常會使用靜電防護元件，以避免檢測設備與待測設備遭受靜電放電而損壞。然而，所述的靜電防護元件大多係以並聯的方式設置於測試的傳輸路徑上，當靜電能量過大或是放電時間過長，檢測設備與待測設還是會受到靜電放電的破壞。

本發明提出一種檢測設備，藉由偵測到靜電壓時，自動啟動防護機制，將傳輸路徑斷開，以有效隔離傳輸路徑上的靜電放電現象，從而達到保護檢測設備的目的。

依據本發明之一實施例揭露一種具有靜電防護功能的檢測設備，適於檢測待測設備。所述具有靜電防護功能的檢測設備包含測試電路、信號開關電路、偵測模組與控制模組。信號開關電路電性連接測試電路與待測設備。偵測模組電性連接信號開關電路。偵測模組包含靜電防護元件、感測電阻與差動電路。靜電防護元件用以依據待測設備的靜電放電(ESD)狀態，產生電流信號。感測電阻用以依據電流信號，產生感測電壓。差動電路包含多個電阻，差動電路用以依據所述多個電阻的阻值，調整感測電壓，據以輸出第一輸出電壓。控制模組電性連接信號開關電路與偵測模組。控制模組依據第一輸出電壓的電位，使信號開關電路選擇性地導通。

綜合以上所述，於本發明的檢測設備中，可以藉由偵測模組偵測到靜電放電，並透過控制模組控制信號開關電路的導通。藉此，當靜電放電現象發生時，可以將開關電路設置為不導通，以有效隔離傳輸路徑上的靜電放電，進而達到保護檢測設備的效果。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照圖1，圖1係依據本發明之一實施例所繪示的具有靜電防護功能的檢測設備的電路架構圖。如圖1所示，具有靜電防護功能的檢測設備1適用於待測設備2。於一個例子中，所述的待測設備2係為一待測的液晶模組(LCM) ，而所述具有靜電防護功能的檢測設備1係用以檢測該待測的液晶模組(LCM) 。於實務上，待測設備2係為產線上的半成品，必須通過具有靜電防護功能的檢測設備1的測試程序，才可以正式出貨。而具有靜電防護功能的檢測設備1包含偵測模組10、控制模組12、測試電路14與信號開關電路16。信號開關電路16電性連接測試電路14與待測設備2。所述的測試電路14係通過信號開關電路16，來發送測試信號，進而測試待測設備2是否能夠正常運作。偵測模組10電性連接信號開關電路16，而控制模組12電性連接信號開關電路16與偵測模組10。偵測模組10包含靜電防護元件101、感測電阻103與差動電路105。靜電防護元件101用以依據待測設備2的靜電放電(ESD)狀態，產生電流信號I1。感測電阻103用以依據電流信號I1，產生感測電壓。控制模組12依據第一輸出電壓Vb，使信號開關電路16選擇性地導通。

具體來說，於初始狀態下，當具有靜電防護功能的檢測設備1開始對待測設備2進行檢測時，信號開關電路16係處於導通狀態，使得測試電路14可以傳送測試信號至待測設備2，以確認待測設備2的功能是否正常。然而，在檢測的過程中，待測設備2可能產生靜電放電(ESD)的現象。當ESD現象發生時，信號開關電路16的一端會產生一電壓Va，而使靜電防護元件101產生電流信號I1。當所述的電流信號I1通過感測電阻10時，感測電阻10會產生一電位差，也就是前述的感測電壓。差動電路包含第一電阻1051、第二電阻1052、第三電阻1053與第四電阻1054。差動電路105用以依據前述該些電阻的阻值，對感測電壓進行調整，以輸出第一輸出電壓Vb。控制模組12進一步地依據第一輸出電壓Vb的電位，使信號開關電路16選擇性地導通。於實務上，所述的靜電防護元件101係為瞬態電壓抑制(transient voltage suppressor, TVS)二極體，通常在電路架構上係與被保護的電路設備並聯，其基本運作原理是將大部分的ESD電流引導至接地端，以避免設備受高壓瞬態電壓的影響。而於一實施例中，所述的信號開關電路16係由高速訊號開關組成。

藉由信號開關電路16的選擇性導通，可以當待測設備2發生靜電放電(ESD)的現象時，將信號開關電路16設置為不導通，以防止ESD導入且破壞具有靜電防護功能的檢測設備1。於一個實際的例子中，當ESD的能量極小或是趨近於零時，所產生的電流信號I1微弱，而感測電壓亦很小或是趨近於零。此時，信號開關電路16仍為導通狀態。反之，當ESD由能量極小的狀態提升至具有一定能量的狀態時，所產生的電流信號I1相對較大，感測電壓也較大，此時，信號開關電路16為不導通狀態。

於一實施例中，如圖1所示，控制模組12包含開關元件120、處理器121與邏輯閘123。開關元件120電性連接信號開關電路16。處理器121用以提供第二輸出電壓Vd，且依據第一輸出電壓Vb的電位，調整所輸出的第二輸出電壓Vd。於一個例子中，處理器121係為中央處理單元(central processing unit, CPU)、微控制器(microcontroller unit, MCU)或是其他具有處理功能的等效元件。邏輯閘123電性連接開關元件120。邏輯閘123用以依據第二輸出電壓Vd的電位與第一輸出電壓Vb的電位，輸出控制電壓Vc，以控制開關元件120，使信號開關電路16選擇性地導通。控制電壓Vc的電位受控於第二輸出電壓Vd的電位與第一輸出電壓Vb的電位。當控制電壓Vc的電位為第一電位時，開關元件120被致能，使信號開關電路16不導通，當控制電壓Vc的電位為第二電位時，開關元件120被禁能，使信號開關電路16導通。所述的致能係指開關元件120的電流路徑被導通，反之，禁能係指開關元件120的電流路徑不導通。於此實施例中，所述的邏輯閘123係為或閘(OR gate)。當邏輯閘123的二個輸入電壓(例如第一輸出電壓Vb與第二輸出電壓Vd)之電位相反時，邏輯閘123所輸出的控制電壓Vc的電位係為高電位，反之，則所輸出的控制電壓Vc的電位係為低電位。

請一併參照圖1與圖2，圖2係依據本發明之一實施例所繪示的電壓變化時序圖。具體來說，圖2係繪示具有靜電防護功能的檢測設備1對待測設備2進行檢測時各個節點的電壓變化。如圖1與圖2所示，於一實施例中，於時間點t1，待測設備發生靜電放電(ESD)現象，靜電由外部導入具有靜電防護功能的檢測設備1而產生一瞬間的突波，也就是電壓Va。此時，藉由靜電防護元件101的設置，釋放靜電的能量而產生電流信號I1。當電流信號I1通過感測電阻103而產生感測電壓時，差動電路105依據所述的感測電壓，經過電壓的轉換，進而輸出第一輸出電壓Vb。此時，第一輸出電壓Vb的電位被調整為第一電位。而所述的第一輸出電壓Vb會被進一步地傳送至處理器121與邏輯閘123。當處理器121接收到具有第一電位的第一輸出電壓Vb時，便得知待測設備2發生靜電放電(ESD)現象。此時，處理器121會將輸出的第二輸出電壓Vd的電位調整為第二電位。於此實施例中，所述的第一電位為高電位，而所述的第二電位係為低電位，但本發明不以此為限。

由於邏輯閘123所接收到的第一輸出電壓Vb與第二輸出電壓Vd之電位係為不同電位，基於邏輯閘123的元件特性，其所輸出的電壓Vc之電位係為高電位。當開關元件120接收到高電位的控制電壓Vc而被致能時，其電流通道被導通。此時，信號開關電路16會因為開關元件120的電流通道的導通，而由初始的導通狀態轉換成不導通狀態。更具體來說，如圖1所示，信號開關電路16內部具有多個節點S1、S2與S3，且電性連接電阻R的一端。電阻R的另一端電性連接電壓V1。當開關元件120的電流通道的不導通時，信號開關電路16會進行切換，以連接節點S1與S2，而使得具有靜電防護功能的檢測設備1與待測設備2之間的電流路徑導通。相反地，當開關元件120的電流通道的導通時，信號開關電路16會進行切換，以連接節點S1與S3，而使得具有靜電防護功能的檢測設備1與待測設備2之間的電流路徑被阻斷。於一實施例中，開關元件120可以是雙極性接面型電晶體(bipolar junction transistor, BJT)、金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)或是其他具有開關功能之等效元件。

當信號開關電路16不導通時，信號開關電路16處於開路狀態而使電壓Ve處於低電位的狀態。在這個情形下，由於信號開關電路16不導通，使得具有靜電防護功能的檢測設備1與待測設備2之間傳輸路徑被斷開，ESD便無法進入具有靜電防護功能的檢測設備1。於接下來的時間點t2，由於電壓Va係處於低電位的狀態，第一輸出電壓Vb的電位由第一電位(高電位)被調整至第二電位(低電位)。此時，處理器121將輸出的第二輸出電壓Vd的電位調整至第一電位(高電位)，據以使邏輯閘123致能開關元件，使信號開關電路16保持不導通。更具體來說，於時間點t2，由於信號開關電路16已經不導通，故電壓Va處於低電位狀態。當信號開關電路16不導通時，待測設備2所產生的靜電已無法導入具有靜電防護功能的檢測設備1。此時，靜電防護元件101也就不會產生電流信號I1，而感測電阻所產生的感測電壓處於低電位狀態。由於感測電壓處於低電位狀態，差動電路105所輸出的第一電壓Vb的電位則由第一電位(高電位)被調整為第二電位(低電位)狀態。也就是說，當第一電壓Vb的電位被調整為第二電位(低電位)狀態時，處理器121將第二輸出電壓Vd調整為第一電位(高電位)，便可以使信號開關電路16保持不導通，以避免ESD進入具有靜電防護功能的檢測設備1。

由於靜電放電的現象通常係會持續一時間區段，例如1毫秒。因此，處理器121會於時間點t2進一步地將輸出的第二輸出電壓Vd的電位調整為第一電位(高電位)，其主要目的是為了使信號開關電路16於所述的一時間區段(例如1毫秒)內保持不導通，從而確保具有靜電防護功能的檢測設備1不受靜電的破壞。而當處理器121將第二輸出電壓Vd的電位調整為第一電位(高電位)，且高電位狀態持續一時間區段(例如1毫秒)後，ESD的現象已經排除。因此，處理器121於時間點t3，將輸出的第二輸出電壓Vd的電位由第一電位(高電位)調整為第二電位(低電位)，據以使邏輯閘123禁能開關元件120，以導通信號開關電路16。此時，具有靜電防護功能的檢測設備1與待測設備2之間傳輸路徑又重新導通，而使具有靜電防護功能的檢測設備1可以繼續對待測設備2進行檢測的程序。於一實施例中，如圖1所示，控制模組12包含發光二極體125，其電性連接處理器121。發光二極體125用以指示當前的處理器121的狀態，使得使用者可以得知檢測設備1與待測設備2之間傳輸路徑是否導通。

於一實施例中，差動電路105包含差動放大器OP1，電性連接第一電阻1051、第二電阻1052、第三電阻1053與第四電阻1054。，差動放大器OP1用以依據前述該些電阻的阻值，調整感測電壓，據以輸出第一輸出電壓Vb，而第一輸出電壓Vb大於感測電壓。具體來說，差動放大器OP1具有將感測電壓放大的功能。舉例來說，可以藉由調整第一電阻1051、第二電阻1052、第三電阻1053與第四電阻1054的阻值，對應地將感測電壓放大。基於圖1中差動電路105的電路架構，所屬領域具有通常知識者可以了解前述的第一電阻1051、第二電阻1052、第三電阻1053與第四電阻1054的電阻值可以依據實際需求自由調整，以獲得所需的第一輸出電壓Vb，故於此不再贅述。

於一實施例中，如圖1所示，差動電路105包含稽納二極體1055，電性連接差動放大器OP1。更具體來說，稽納二極體1055的兩端係電性連接差動放大器OP1的輸出端(輸出第一輸出電壓Vb的端點)與接地端。其目的係在於藉由稽納二極體1055的穩壓功能，以箝制第一輸出電壓Vb的電位。也就是說，如圖2所示，藉由稽納二極體1055的設置，可以將第一輸出電壓Vb箝制於一個穩定的電壓值，以避免第一輸出電壓Vb隨著電壓Va而持續衝高。

綜合以上所述，藉由本發明的檢測設備，於測試待測設備的過程中，可以藉由偵測模組偵測靜電放電。當靜電放電的現象發生時，透過控制模組使信號開關電路不導通，且維持一段時間，確保靜電放電的現象已排除時，再將開關電路重新設置為導通。藉此，可以有效隔離傳輸路徑上的靜電放電，避免靜電能量破壞檢測設備內部的元件，進而達到保護檢測設備的效果。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧具有靜電防護功能的檢測設備
2‧‧‧待測設備
10‧‧‧偵測模組
101‧‧‧靜電防護元件
103‧‧‧感測電阻
105‧‧‧差動電路
1051‧‧‧第一電阻
1052‧‧‧第二電阻
1053‧‧‧第三電阻
1054‧‧‧第四電阻
1055‧‧‧稽納二極體
12‧‧‧控制模組
120‧‧‧開關元件
121‧‧‧處理器
123‧‧‧邏輯閘
125‧‧‧發光二極體
14‧‧‧測試電路
16‧‧‧信號開關電路
Va、Ve、V1‧‧‧電壓
Vb‧‧‧第一輸出電壓
Vc‧‧‧控制電壓
Vd‧‧‧第二輸出電壓
OP1‧‧‧差動放大器
R‧‧‧電阻
S1、S2、S3‧‧‧節點
t1、t2、t3‧‧‧時間點

圖1係依據本發明之一實施例所繪示的具有靜電防護功能的檢測設備的電路架構圖。 圖2係依據本發明之一實施例所繪示的電壓變化時序圖。

1‧‧‧具有靜電防護功能的檢測設備

2‧‧‧待測設備

10‧‧‧偵測模組

101‧‧‧靜電防護元件

103‧‧‧感測電阻

105‧‧‧差動電路

1051‧‧‧第一電阻

1052‧‧‧第二電阻

1053‧‧‧第三電阻

1054‧‧‧第四電阻

1055‧‧‧稽納二極體

12‧‧‧控制模組

120‧‧‧開關元件

121‧‧‧處理器

123‧‧‧邏輯閘

125‧‧‧發光二極體

14‧‧‧測試電路

16‧‧‧信號開關電路

Va、Ve、V1‧‧‧電壓

Vb‧‧‧第一輸出電壓

Vc‧‧‧控制電壓

Vd‧‧‧第二輸出電壓

OP1‧‧‧差動放大器

R‧‧‧電阻

S1、S2、S3‧‧‧節點

Claims (8)

1. 一種具有靜電防護功能的檢測設備，適於檢測一待測設備，該具有靜電防護功能的檢測設備包含：一測試電路；一信號開關電路，電性連接該測試電路與該待測設備；一偵測模組，電性連接該信號開關電路，該偵測模組包含：一靜電防護元件，用以依據該待測設備的靜電放電(ESD)狀態，產生一電流信號；一感測電阻，用以依據該電流信號，產生一感測電壓；以及一差動電路，包含多個電阻，該差動電路用以依據該些電阻的阻值，調整該感測電壓，據以輸出一第一輸出電壓；以及一控制模組，電性連接該信號開關電路與該偵測模組，該控制模組依據該第一輸出電壓的電位，使該信號開關電路選擇性地導通。
2. 如請求項1所述的具有靜電防護功能的檢測設備，其中該控制模組包含：一開關元件，電性連接該信號開關電路；一處理器，用以提供一第二輸出電壓，且依據該第一輸出電壓的電位，調整所輸出的該第二輸出電壓的電位；以及一邏輯閘，電性連接該開關元件，該邏輯閘用以依據該第二輸出電壓的電位與該第一輸出電壓的電位，輸出一控制電壓以控制該開關元件，使該信號開關電路選擇性地導通。
3. 如請求項2所述的具有靜電防護功能的檢測設備，其中該控制電壓的電位受控於該第二輸出電壓的電位與該第一輸出電壓的電位，當該控制電壓的電位為第一電位時，該開關元件被致能，使該信號開關電路不導通，當該控制電壓的電位為第二電位時，該開關元件被禁能，使該信號開關電路導通。
4. 如請求項2所述的具有靜電防護功能的檢測設備，其中當該待測設備發生靜電放電(ESD)時，該第一輸出電壓的電位被調整至第一電位，且該處理器將輸出的該第二輸出電壓的電位調整至第二電位，據以使該邏輯閘致能該開關元件，使該信號開關電路不導通。
5. 如請求項3所述的具有靜電防護功能的檢測設備，其中當該第一輸出電壓的電位由第一電位被調整至第二電位時，該處理器將輸出的該第二輸出電壓的電位調整至第一電位，據以使該邏輯閘致能該開關元件，使該信號開關電路不導通。
6. 如請求項4所述的具有靜電防護功能的檢測設備，其中當該第二輸出電壓的電位由第二電位被調整為第一電位，且持續一時間區段後，該處理器將輸出的該第二輸出電壓的電位由第一電位調整為第二電位，據以使該邏輯閘禁能該開關元件，以導通該信號開關電路。
7. 如請求項1所述的具有靜電防護功能的檢測設備，其中該差動電路更包含：一差動放大器，電性連接該些電阻，該差動放大器用以依據該些電阻的阻值，調整該感測電壓，據以輸出該第一輸出電壓，其中該第一輸出電壓大於該感測電壓。
8. 如請求項7所述的具有靜電防護功能的檢測設備，其中該差動電路更包含：一稽納二極體，電性連接該差動放大器，該稽納二極體用以箝制該第一輸出電壓的電位。