CN210072000U

CN210072000U - 一种集成电路io特性智能测试仪

Info

Publication number: CN210072000U
Application number: CN201920404064.6U
Authority: CN
Inventors: 高源�; 刘一清; 毛雨阳; 周家辉
Original assignee: East China Normal University
Current assignee: East China Normal University
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2029-03-28

Abstract

本实用新型公开了一种集成电路IO特性智能测试仪，其特点是该测试仪由单片机、可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块组成，将待检测芯片串接在继电器模块和电流检测模块之间，对芯片的ESD二极管进行性能检测，所述单片机与可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块连接；所述电流检测模块与可调电源模块连接；所述继电器模块采用117路继电器连接八个4转16译码器。本实用新型与现有技术相比具有测试误差小，防止信号串扰，有效避免电源倒灌，测试方便，降低测试过程中误操作对芯片造成的危害。

Description

一种集成电路IO特性智能测试仪

技术领域

本实用新型涉及集成电路测试技术领域，尤其是一种通过控制继电器通断检测集成电路各IO特性的智能测试仪。

背景技术

集成电路中，随着工艺尺寸的不断减小，芯片工作速度的增加，芯片的引脚越来越多，其间距越来越小。各引脚的信号连续性，电路的电源完整性等设计水平直接影响***的整体性能。静电放电是造成所有元器件或集成电路***造成过度电应力破坏的主要原因，同时由于器件的减小，PN结结深变浅，硅化物的引入，使得ESD静电击穿极易发生。应对ESD静电现象除测试时屏蔽静电，改***件布局外，芯片制造时一般会在芯片引脚内部设置二极管。

集成电路无论测试电源完整性、信号连续性、二极管是否工作正常，均需要通过测试IO特性曲线来评测性能。测试IO曲线一般采用点触式接触测量，随着集成电路越来越复杂的工艺发展，对于一些封装后引脚不易测量以及对一些引脚较多的芯片，人工点触式测量往往工作量巨大，难度上升，且容易疏漏，测试存在误差等。另外ESD二极管导通电压较小，需要两端加0-1V可变电源进行测量IV特性曲线。现有技术的可调电源无法做到接近0V输出，如果采用两边抬高电压制造1V电压差,又会产生电流倒灌的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种集成电路IO特性智能测试仪，采用程控117路继电器通断与单片机DAC控制的可调电源，将电流检测芯片输出的瞬态电流与ESD二极管两侧电压与标准特性曲线比对，通过外接LCD显示屏显示，判断芯片各引脚间的二极管是否连接与工作正常，结构简单，测试方便、安全、可靠，灵敏度高，输出电源调节方便、灵活，有效防止电流倒灌，提高测试精度，实现全自动操作，替代人工点触式测量的人力浪费以及避免引脚疏漏与操作误差等，尤其适用于各类芯片的封装电路，在集成电路芯片的ESD二极管检测中具有较强的实用价值。

本实用新型的目的是这样实现的：一种集成电路IO特性智能测试仪，其特点是该测试仪由单片机、可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块组成，将待检测芯片串接在继电器模块和电流检测模块之间，对待检测芯片的ESD二极管进行性能检测，所述单片机各引脚分别与可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块连接；所述电流检测模块与可调电源模块连接。

所述继电器模块由117路继电器连接八个4转16译码器组成。

所述单片机采用STM32f767型单片机。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)在选通芯片中IO时，选用继电器而非模拟开关，即仅用纯机械连接方式构成回路，有效防止信号串扰。

(2)测量IO特性时，需要两端加0～1V可变电源进行测量IV特性曲线，可调电源无法做到接近0V输出，如果采用两边抬高电压制造1V电压差，又会产生电流倒灌的问题，在二极管一端施加1.5～2.5v电压，另一段施加1.5v电压的方式，使二极管两段等效压差为0～1v，同时使用既可吸电流又可灌电流的tps51200芯片输出1.5v电平，有效避免电源倒灌，且实现相对0～1V输出。

(3)对于不同封装不同引脚的芯片，只需更改待测芯片的底座与继电器的连线以及配套部分代码，即可方便测试。

(4)采用触摸屏与全自动的算法，可以轻松，快速，准确的完成测量，并通过显示屏进行结果展示，有效降低人工成本与测试误差。

(5)测试工作时，待测芯片不需要供电，若为直插型芯片则不需要焊接，有效保降低测试过程中误操作对芯片造成的危害。

(6)可通过按键实现***复位，方便安全。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型运用示意图；

图3为可调电源模块的1.5～2.5V可调电源电路图；

图4为电流检测模块电路图；

图5为三级继电器交换网络电路图；

图6为正向测量示意图；

图7为反向测量示意图；

图8为继电器电路图。

具体实施方式

参阅附图1，本实用新型由单片机1、可调电源模块2、LCD触摸显示模块3、继电器模块4和电流检测模块5组成，所述单片机1的各引脚分别与可调电源模块2、LCD触摸显示模块3、继电器模块4和电流检测模块5连接；所述继电器模块4由117路继电器连接八个4转16译码器组成；所述电流检测模块5与可调电源模块2连接；所述单片机1采用STM32f767型单片机。

下面以M4A芯片的测试为例，对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

参阅附图2，将待检测芯片(M4A)6串接在继电器模块4和电流检测模块5之间，且以单片机1为控制核心，对待检测芯片6中所有ESD二极管进行性能检测，其中可调电源模块2受单片机1控制输出1.5～2.5V电压，同时输出1.5V固定电压，两电压连接到待检测芯片6的ESD二极管两侧，构成0～1V压差。继电器模块4在M4A芯片6的测试中包含两部分：由于M4A芯片6引脚较多，采用八个4转16译码器，较好的解决了单片机1控制引脚不够的难题。程控117路继电器的通断，在待检测芯片6未上电时，构成各引脚间的ESD二极管左右回路，待检测芯片6为133脚直插封装，在***板上有芯片底座，测试时插上即可，对待检测芯片6无焊接等损伤。电流检测模块5采用lmp8603芯片配合电阻进行电流测量，测量结果通过电压输出，经STM32的一路ADC脚读入进行比较，最后通过LCD触摸显示模块3展示测试结果。LCD触摸显示模块3用于用户测试时交互，包括：芯片信息、开始测试、暂停测试、停止测试、选择区间测试、当前测试进度以及测试结果的显示，上述各功能模块均可单独工作，关闭或拆下互不干扰。

参阅附图3，所述可调电源模块2由1.5V固定电源和1.5～2.5V可调电源组成，即直流电压转换模块DCDC与电阻R₁～R₃连接的单片机1，电阻R₁～R₃的一端与直流电压转换模块DCDC的FB引脚并接；电阻R₁的另一端与直流电压转换模块DCDC的OUTPUT引脚连接；电阻R₂的另一端与单片机1的DAC引脚连接；电阻R₃的另一端接地。可调电源模块2通过单片机1的DAC改变直流电压转换模块DCDC的FB处电压，产生电压1.5～2.5V可调电压，其电压由下述(a)和(b)式计算：

在1.5～2.5V可调电压中，电阻值经计算可取R₁＝R₂＝R₃＝10K，由于待检测芯片6中的ESD二极管导通电压较小，需要在两端加0～1V可变电源进行测量IV特性曲线。现有技术的可调电源无法做到接近0V输出，如果采用两边抬高电压制造1V电压差，又会产生电流倒灌的现象。本实用新型采用在二极管一端施加1.5～2.5v电压，另一端施加1.5v电压的方式，使二极管两段等效压差为0～1V，使用既可吸电流又可灌电流的tps51200芯片输出1.5v电平，较好解决了两电源的倒灌问题。

参阅附图4，将1脚与8脚串入待测电路中间，8脚进，1脚出，同时在1脚与8脚间串联电阻Rx，其两端并联一个电容，用于滤波。LMP8603芯片通过检测电阻Rx两端的电压值，将所测得电压值按放大倍数放大后通过LMP8603芯片5脚输出，输出值直接连接单片机1的ADC，将模拟数据转换为数字，进行下一步处理。LMP8603芯片中的offset控制偏移约束，在此处将其接到3.3V处即可，LMP8603芯片的3脚4脚用于控制放大倍数，当其过电容再接地时，LMP8603可放大100倍。

本实用新型是这样进行芯片检测的：将可调电源模块2与待检测芯片6连接，电流检测模块5采用电流检测芯片lmp8603与单片机1连接，在电流测量端输入与输出分别接1.5V与1.5～2.5V可调电压，产生0～1V相对电压降。电流检测芯片lmp860的输出端输出给芯片STM32的ADC端，从而测量数字微镜芯片(M4A)防止ESD现象而设置的二极管，在两端相对0～1V变化电压下，比对相应IV特性曲线，以确定待检测芯片6中所有二极管是否全部工作在正常状态。

参阅附图5，由于待检测芯片6中201个ESD二极管存在9种分布方式，本实施例采用三级继电器交换网络的连接方式，设计117个继电器在STM32控制下构成不同回路，再应用电流检测芯片用以检测IV曲线。由于待检测芯片6的引脚较多，采用4转16译码器可以解决单片机1控制引脚不够的难题。继电器模块4由包括117路继电器与八个4转16译码器组成，其中四个三级控制继电器用以选择正向和反向测量二极管，分别为附图5所示的M、X、N、Y四个，正向测量时连通X与Y继电器，反向测量时连通M与N继电器；其中5个二级控制继电器用以控制选择普通IO、电源和GND，以及选择测量LVDS或ESD二极管，分别为附图5所示的A->B1；D->B2；D->C；1.5V->C；B1->B2，根据待测芯片的内部需测量的不同连接进行选择，其余为一级继电器，用以控制待检测芯片6各个引脚连通与否。

参阅附图6，在待检测芯片6中的ESD二极管测试时：DATA_3_p与3P3之间设有二极管，正极连IO₄处，负极连3P₃处，那么测量其正向特性时：连通1.5～2.5V电源与D间继电器Y，D与B2间继电器,B2与B1间继电器,B1与DATA_3_p间继电器,引脚3P3与A间继电器以及A与1.5V间继电器X，即可构成该二极管左右0～1V的电压差，并进行电流测量。

参阅附图7，测量其反向特性时：其余继电器同正向连接，X、Y断开，连通M和N，进行电流测量。

参阅附图8，所述继电器模块4采用包括117路继电器与八个4转16译码器，由于待检测芯片6引脚较多，采用4转16译码器解决单片机1控制引脚不够的难题。程控117路继电器通断，构成待检测芯片6未上电时，各引脚间的ESD二极管左右回路。采用继电器而非模拟开关，旨在采用纯机械方式进行电路的连接断开，有效防止信号串扰。当单片机1无输出或输出低电平时，NPN三极管集电极与发射极断开，继电器没有供电，此时不工作，Relay_OUT与Relay_IN引脚断开；当单片机1输出一个高电平，使得NPN三极管集电极与发射极接通，此时继电器中的地接通，接通后继电器内部构成工作通路，内部电感线圈工作将开关吸起闭合，使得附图8中Relay_OUT与Relay_IN引脚连通，进一步构成外部电路通断，附图8中所示二极管D用于继电器关断后释放继电器内部电感线圈储存的电能。

以上只是对本实用新型作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims

1.一种集成电路IO特性智能测试仪，其特征在于该测试仪由单片机、可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块组成，将待检测芯片串接在继电器模块和电流检测模块之间，对待检测芯片的ESD二极管进行性能检测，所述单片机各引脚分别与可调电源模块、LCD触摸显示模块、继电器模块和电流检测模块连接；所述电流检测模块与可调电源模块连接。

2.根据权利要求1所述集成电路IO特性智能测试仪，其特征在于所述继电器模块由117路继电器连接八个4转16译码器组成。

3.根据权利要求1所述集成电路IO特性智能测试仪，其特征在于所述单片机采用STM32f767型单片机。