CN104655956B - 一种基于多功能矩阵板的测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于多功能矩阵板的测试装置。它包括一个人机交互单元、两个信号激励测量单元、一个数字IO控制器以及一个多功能矩阵板，所述人机交互单元与所述多功能矩阵板相连，待测器件通过所述多功能矩阵板与所述两个信号激励测量单元相连，所述数字IO控制器连接所述两个信号激励测量单元和多功能矩阵板。本发明针对高功率器件的测试提供简单、低成本、可变换的量产测试环境，充分利用了现有的资源搭建了更智能的***平台，提高测试效率。

Description

一种基于多功能矩阵板的测试装置
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种基于多功能矩阵板的测试装置。
背景技术
半导体芯片在生产完成后，需要对大功率分立器件进行相应的测试，例如采用四端法对器件进行高电流或者高电压测试。现有的技术中，通常将待测器件的测试端与测试电路相连，从而达到对待测器件进行相应性能测量的目的。
通常会采用信号激励测量单元（Source Measurement Unit，SMU）与待测器件通过电路相连，从而提供测试信号源进行测试。然而，测大功率分立器件时需要测试到很多参数（比如击穿电压、导通电阻、阈值电压等等），每种参数测试的测试电路都不一样，用到的资源也不相同，所以每个参数测试所需的测试电路的连接方式也都不相同。因此，在测试不同参数时，需要重新进行连线，这就导致测试十分繁琐，增加了测试时间，不利于提高测试效率。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷提供一种多功能矩阵板及测试装置，能够使测试电路被控制改变连接，从而实现对待测器件不同性能的测试，提高测试效率。
为了实现上述目的，本发明提出了一种基于多功能矩阵板的测试装置，包括人机交互单元、两个信号激励测量单元、数字IO控制器以及多功能矩阵板，所述人机交互单元与所述多功能矩阵板相连，待测器件通过所述多功能矩阵板与所述两个信号激励测量单元相连，所述数字IO控制器连接所述信号激励测量单元和多功能矩阵板。
进一步的，所述多功能矩阵板，包括相互电连接的供电单元、控制单元、测试电路连接单元、信号处理单元以及外接连线单元，所述供电单元为多功能矩阵板提供所需的高功率低噪激励源，所述控制单元控制所述测试电路连接单元的连接方式，所述测试电路连接单元通过所述外接连线单元与所述两个信号激励测量单元相连，所述待测器件通过所述测试电路连接单元与两个信号激励测量单元连接，所述信号处理单元与所述控制单元相连。
进一步的，所述供电单元包括一稳压管和多个滤波单元，所述稳压管连接于两个滤波单元之间，所述稳压管用于将通过变压器转变的直流电转换成稳定低噪的5V的直流电。
进一步的，所述控制单元包括继电器单元，所述继电器单元与所述信号处理单元相连。
进一步的，所述测试电路连接单元包括高电流保护电路和高电压保护电路，分别用于保护过电流和过电压。
进一步的，所述测试电路连接单元还包括继电器开关，所述继电器开关与所述待测器件相连，所述继电器开关的导通和关断由所述继电器单元控制，所述继电器开关彼此之间并联。
进一步的，所述信号处理单元为16位移位寄存器。
与现有技术相比，本发明具有如下非显而易见的突出的实质性特点和显著优点：本发明提出的测试装置由信号激励测量单元发出激励信号，并且能够通过数字IO控制器控制多功能矩阵板的连线方式，使多功能矩阵板具有不同通路的选择，在对待测器件进行某一性能测试完毕后需要进行另一性能测试时，则可通过改变测试电路的连接方式，无需重新手动连线即可实现对待测器件其他性能的测试，从而提高了测试效率。本发明针对高功率器件的测试提供简单、低成本、可变换的量产测试环境，充分利用了现有的资源搭建了更智能的***平台，提高测试效率。
附图说明
图1为本发明一实施例中基于多功能矩阵板的测试装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例中多功能矩阵板的结构示意图；
图3为本发明一实施例中待测器件通过测试电路连接单元与信号激励测量单元的电路连线图；
图4为本发明一实施例中供电单元的电路连接示意图；
图5为本发明一实施例中信号激励测量单元与数字IO控制器的连接示意图；
图6-图7为本发明一实施例中信号激励测量单元通过数字IO控制器与控制单元的电路连接图；
图8为本发明一实施例中继电器开关的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的优先实施例作详细说明：
实施例一：
参见图1-图4，本基于多功能矩阵板的测试装置，包括一个人机交互单元5、两个信号激励测量单元1，2、一个数字IO控制器6以及一个多功能矩阵板3，所述人机交互单元5与所述多功能矩阵板3相连，待测器件4通过所述多功能矩阵板3与所述两个信号激励测量单元1，2相连，所述数字IO控制器6连接所述两个信号激励测量单元1，2和多功能矩阵板3。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述多功能矩阵板3，包括相互电连接的供电单元3-1、控制单元3-3、测试电路连接单元3-4、信号处理单元3-2以及外接连线单元3-5，所述供电单元3-1为多功能矩阵板3提供所需的高功率低噪激励源，所述控制单元3-3连接测试电路连接单元3-4而控制所述测试电路连接单元3-4的连接方式，所述测试电路连接单元3-4通过所述外接连线单元3-5与所述两个信号激励测量单元1，2相连，所述待测器件4通过所述测试电路连接单元3-4与两个信号激励测量单元1，2连接，所述信号处理单元3-2与所述控制单元3-3相连。
所述供电单元3-1包括一稳压管32和多个滤波单元31，所述稳压管32连接于两个滤波单元31之间，所述稳压管32用于将通过变压器转变的直流电转换成稳定低噪的5V的直流电。
所述控制单元3-3包括继电器单元，所述继电器单元与所述信号处理单元3-2相连。
所述测试电路连接单元3-4包括高电流保护电路10和高电压保护电路20，分别用于保护过电流和过电压。
所述测试电路连接单元3-4还包括继电器开关，所述继电器开关与所述待测器件4相连，所述继电器开关的导通和关断由所述继电器单元控制，所述继电器开关彼此之间并联。
所述信号处理单元3-2为16位移位寄存器。
实施例三：
参见图1，在本实施例中提出了一种基于多功能矩阵板的测试装置，用于对大功率分立器件的待测器件进行性能测试，所述装置包括人机交互单元5、信号激励测量单元（SMU）1和2、数字IO控制器6以及多功能矩阵板3，所述人机交互单元5与所述多功能矩阵板3相连，待测器件4通过所述多功能矩阵板3与所述SMU1和SMU2相连，所述数字IO控制器6连接所述SMU1和SMU2和多功能矩阵板3。
所述人机交互单元5用于输入测试信息并显示测试结果，SMU用于提供测试信号源并检测测试结果等，数字IO控制器6能够将数字信号输入至多功能矩阵板3中。对待测器件4进行相应的测试时，SMU提供激励，通过多功能矩阵板3至所述待测器件4中，再由SMU检测测试的结果，并由人机交互单元5输出。由于对待测器件4进行不同的参数测试时，需要有不同的连接方式，因此，本实施例中的多功能矩阵板3能够实现连线的自动切换。
在本实施例中，所述信号激励测量单元（SMU）大于等于1个，例如为2个，一个是SMU1另一个是SMU2，一个用于检测待测器件4的高电流（High Current，HC）性能，一个用于检测待测器件4的高电压（High Voltage，HV）性能，在本实施例的其他实施例中，SMU可以根据不同的测试要求提供多个，能够测试不同的参数，例如击穿电压、导通电阻、阈值电压等等，具体的可以根据不同的测试要求来决定。
参见图2，在本实施例中，提出的多功能矩阵板3包括相互电连接的供电单元3-1、控制单元3-4、测试电路连接单元3-4、信号处理单元3-2以及外接连线单元3-5，所述供电单元3-1为多功能矩阵板3提供所需的高功率低噪激励源，所述控制单元3-3控制所述测试电路连接单元3-4的连接方式，所述测试电路连接单元3-4通过所述外接连线单元3-5与所述SMU1和SMU2相连，所述待测器件4通过所述测试电路连接单元3-4与SMU1和SMU2连接，所述信号处理单元3-2与所述控制单元3-3相连。
参见图4，所述供电单元1-1包括一稳压管32和多个滤波单元31，所述稳压管32连接于两个滤波单元31之间，所述稳压管32用于将通过变压器的电源（例如220V交流电）转变的直流电（例如是12V直流电）转换成稳定低噪的5V的直流电。由于电流转变中的波形不稳，因此需要在稳压管32两端添加由电容组成的滤波单元31进行滤波，稳压管32通常可以采用L7805CD2T-TR 5V REG，也可以采用其他型号的稳压管。
参见图3，所述SMU1和SMU2通过外接连线单元3-5、测试电路连接单元3-4与所述待测器件4相连，其中，所述测试电路连接单元3-4包括继电器开关（如图8所示及图3中测试电路连接单元3-4中并联的开关3、4和5、6所示），所述继电器开关与所述待测器件4相连。
所述控制单元3-3包括继电器单元，所述继电器单元与所述信号处理单元3-2相连。所述信号处理单元3-2为16位移位寄存器，其能够将来自所述数字IO控制器6发来的串行信号改变成并行信号，从而通过并行信号控制所述控制单元3-3中的继电器单元。其中，数字IO控制器6的串行信号由SMU1和SMU2发出，所述SMU1和SMU2与所述数字IO控制器6的连线方式由图5所示。参见图6和图7，图6为SMU1通过数字IO控制器6与信号处理单元3-2的连线图，图7为SMU2通过数字IO控制器6与信号处理单元3-2的连线图。
由于所述继电器开关的导通和关断由继电器单元控制，所述继电器开关彼此之间并联。因此，SMU1和SMU2发出的串行信号经过数字IO控制器6传输至信号处理单元3-2中，经其改变为并行信号，再由该并行信号控制继电器单元的导通，进而控制继电器开关的导通和关断，实现连接方式的改变，从而能够进行多功能的测试。所述测试电路连接单元3-4还包括高电流保护电路10和高电压保护电路20，分别用于保护过电流和过电压。由于本发明提出的测试装置主要是对大功率分立器件进行测试，因此所需的切换通道不是很多，也就是说所要改变的测试电路较少，较容易实现。
在本实施例中，所述测试装置还包括自检LED灯（如图3中的LED灯），所述自检LED灯为发光二极管，用于检测最初各个连线及继电器是否正常。
在本实施例中，依旧采用四端法进行测试，四端法包括施加端（Force）和测试端（Sense），在此待测器件4包括栅极施加端（栅极F）、栅极测试端（栅极S）、漏极施加端（漏极F）、漏极测试端（漏极S）、源极施加端（源极F）以及源极测试端（源极S）。四端法测试步骤均与现有技术中的一致，在此不再赘述。
综上，在本发明实施例提供的基于多功能矩阵板的测试装置中，本发明提出的测试装置由信号激励测量单元发出激励信号，并且能够通过数字IO控制器控制多功能矩阵板的连线方式，使多功能矩阵板具有不同通路的选择，在对待测器件进行某一性能测试完毕后需要进行另一性能测试时，则可通过改变测试电路的连接方式，无需重新手动连线即可实现对待测器件其他性能的测试，从而提高了测试效率。本发明针对高功率器件的测试提供简单、低成本、可变换的量产测试环境，充分利用了现有的资源搭建了更智能的***平台，提高测试效率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于多功能矩阵板的测试装置，包括一个人机交互单元（5）、两个信号激励测量单元（1，2）、一个数字IO控制器（6）以及一个多功能矩阵板（3），其特征在于：所述人机交互单元（5）与所述多功能矩阵板（3）相连，待测器件（4）通过所述多功能矩阵板（3）与所述两个信号激励测量单元（1，2）相连，所述数字IO控制器（6）连接所述两个信号激励测量单元（1，2）和多功能矩阵板（3）；
所述多功能矩阵板（3），包括相互电连接的供电单元（3-1）、控制单元（3-3）、测试电路连接单元（3-4）、信号处理单元（3-2）以及外接连线单元（3-5），所述供电单元（3-1）为多功能矩阵板（3）提供所需的高功率低噪激励源，所述控制单元（3-3）连接测试电路连接单元（3-4）而控制所述测试电路连接单元（3-4）的连接方式，所述测试电路连接单元（3-4）通过所述外接连线单元（3-5）与所述两个信号激励测量单元（1，2）相连，所述待测器件（4）通过所述测试电路连接单元（3-4）与两个信号激励测量单元（1，2）连接，所述信号处理单元（3-2）与所述控制单元（3-3）相连。
2.如权利要求1所述的基于多功能矩阵板的测试装置，其特征在于，所述供电单元（3-1）包括一稳压管（32）和多个滤波单元（31），所述稳压管（32）连接于两个滤波单元（31）之间，所述稳压管（32）用于将通过变压器转变的直流电转换成稳定低噪的5V的直流电。
3.如权利要求1所述的基于多功能矩阵板的测试装置，其特征在于，所述控制单元（3-3）包括继电器单元，所述继电器单元与所述信号处理单元（3-2）相连。
4.如权利要求3所述的基于多功能矩阵板的测试装置，其特征在于，所述测试电路连接单元（3-4）包括高电流保护电路（10）和高电压保护电路（20），分别用于保护过电流和过电压。
5.如权利要求4所述的基于多功能矩阵板的测试装置，其特征在于，所述测试电路连接单元（3-4）还包括继电器开关，所述继电器开关与所述待测器件（4）相连，所述继电器开关的导通和关断由所述继电器单元控制，所述继电器开关彼此之间并联。
6.如权利要求1所述的基于多功能矩阵板的测试装置，其特征在于，所述信号处理单元（3-2）为16位移位寄存器。
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