JP2011220762A - 試験装置およびデバイスボード - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、多様な品種の被試験デバイスに対応する基準レベルを生成する。
【解決手段】被試験デバイスを試験する試験装置であって、被試験デバイスに入力する電圧を出力する出力部と、出力部に対して交換可能に接続されるデバイスボードと、デバイスボードに設けられ、デバイスボード毎に異なる特性を有する品種対応素子と、出力部に接続されたデバイスボードに設けられた品種対応素子の特性に応じて、出力部が出力する電圧の基準レベルを生成する基準レベル生成部とを備え、デバイスボードは、予め定められた品種の被試験デバイスを載置し、且つ、被試験デバイスの品種毎に出力部に対して交換可能に接続され、品種対応素子は、対応する被試験デバイスの品種に応じた特性を有する試験装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、試験装置およびデバイスボードに関する。

被試験デバイス（ＤＵＴ）を試験する試験装置は、ＤＵＴに信号を印加するドライバを備える。従来、ドライバが出力する電圧を規定する基準レベルを、ＤＡコンバータにより生成している（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献１］ 特開２０００−３０７４２７号公報

ドライバの基準レベルは、ＤＵＴのインターフェイスに応じた電圧に設定される。このため、多様なＤＵＴを共通の試験装置で試験する場合、基準レベルを生成するＤＡコンバータのビット数が増大してしまう。特に、試験装置がドライバ毎にＤＡコンバータを備える場合、ＤＡコンバータのビット数の増大は、試験装置の回路規模およびコストへの影響が大きい。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、被試験デバイスを試験する試験装置であって、被試験デバイスに入力する電圧を出力する出力部と、出力部に対して交換可能に接続されるデバイスボードと、デバイスボードに設けられ、デバイスボード毎に異なる特性を有する品種対応素子と、出力部に接続されたデバイスボードに設けられた品種対応素子の特性に応じて、出力部が出力する電圧の基準レベルを生成する基準レベル生成部とを備える試験装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

試験装置１００の構成例を示す。 基準レベル生成部５０の構成例を示す。 基準レベル生成部５０の他の構成例を示す。 基準レベル生成部５０の他の構成例を示す。 被試験デバイス２００の設計時の試験および量産時の試験を説明する図である。 試験装置１００の他の構成例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、試験装置１００の構成例を示す。試験装置１００は、半導体デバイス等の被試験デバイス２００を試験する装置であって、パターン発生部１０、出力部２０、比較部３０、判定部４０、基準レベル生成部５０、および、デバイスボード８０を備える。

パターン発生部１０は、被試験デバイス２００を試験する試験パターンを生成する。例えばパターン発生部１０は、被試験デバイス２００に含まれるデジタル回路の論理状態を制御する論理パターンを有する試験パターンを生成する。

出力部２０は、被試験デバイス２００に入力する電圧を出力する。本例の出力部２０は、パターン発生部１０が生成した試験パターンに応じた電圧波形を有する試験信号を、被試験デバイス２００の信号端子に入力するドライバ２２を有する。より具体的には、ドライバ２２は、Ｈ論理およびＬ論理に対応する基準レベルＶＩＨおよび基準レベルＶＩＬが与えられ、試験パターンの論理値に対応する基準レベルの電圧を出力する。なおＬ論理に対応する基準レベルＶＩＬは、接地レベルであってよい。以下では、ドライバ２２に基準レベルＶＩＨが与えられ、基準レベルＶＩＬが接地レベルの場合を説明する。

比較部３０は、被試験デバイス２００が出力する出力信号の論理値を検出する。比較部３０は、被試験デバイス２００の出力信号の電圧レベルと、予め設定される参照レベルとを比較して、出力信号の論理値を検出するコンパレータを有してよい。また、比較部３０は、当該コンパレータが出力する論理値を、予め定められた周期でサンプリングして出力するタイミング比較器を更に有してよい。

判定部４０は、比較部３０が検出した出力信号の論理パターンと、予め定められた期待値パターンとの比較結果に基づいて、被試験デバイス２００の良否を判定する。当該期待値パターンは、パターン発生部１０が生成する試験パターンに基づいて設定される。

デバイスボード８０は、被試験デバイス２００を載置する。デバイスボード８０は、被試験デバイス２００と電気的に接続するソケットと、当該ソケットを介して被試験デバイス２００の各端子に電気的に接続される配線とが設けられるソケットボードであってよい。

デバイスボード８０は、出力部２０および比較部３０に対して交換可能に接続される。例えば試験装置は、出力部２０および比較部３０が設けられる試験ボードを有し、デバイスボード８０は、試験ボードに対して交換可能に接続される。試験ボードおよびデバイスボード８０は、着脱可能なコネクタ等により電気的に接続されてよい。

デバイスボード８０は、予め定められた品種の被試験デバイス２００を載置する。つまりデバイスボード８０は、被試験デバイス２００の品種毎に準備され、試験すべき被試験デバイス２００の品種に応じて交換される。被試験デバイス２００の品種は、被試験デバイス２００のピン配列に応じて分類されてよく、また、被試験デバイス２００が入出力する信号の基準レベル（H論理の電圧、L論理の電圧、または、中心電圧等）に応じて分類されてもよい。

デバイスボード８０には、品種対応素子９０が設けられる。品種対応素子９０は、デバイスボード８０毎に異なる特性を有する。より具体的には、品種対応素子９０は、対応するデバイスボード８０に載置される被試験デバイス２００の品種に応じた特性を有する。ここで品種対応素子９０の特性とは、異なる特性値の品種対応素子９０が外部の回路に接続されることで、当該外部の回路が生成する電圧値が変化する、抵抗値等の電気的特性を指してよい。

品種対応素子９０は、被試験デバイス２００とは電気的に分離されて設けられてよい。また、デバイスボード８０が同一品種の複数の被試験デバイス２００を載置する場合、品種対応素子９０は、複数の被試験デバイス２００に対して共通に設けられてよく、被試験デバイス２００毎に設けられてもよい。

基準レベル生成部５０は、出力部２０および比較部３０に接続されたデバイスボード８０から、デバイスボード８０毎に予め定められた情報を取得し、当該情報に応じた基準レベルを生成する。当該情報は、例えばデバイスボード８０に設けられる受動素子の電気的な特性値である。また、情報の取得とは、当該受動素子に基準レベル生成部５０が電気的に接続されることで、基準レベル生成部５０の動作が当該受動素子の特性値によって変化することを指してよい。本例の基準レベル生成部５０は、出力部２０および比較部３０に接続されたデバイスボード８０に設けられた品種対応素子９０の特性に応じて、出力部２０が出力する電圧の基準レベルを生成する。

基準レベル生成部５０は、デバイスボード８０の外部に設けられ、品種対応素子９０に電気的に接続される。基準レベル生成部５０は、出力部２０および比較部３０と同一の試験ボードに設けられてよい。また、基準レベル生成部５０は、出力部２０および比較部３０と同一の半導体チップに設けられてよい。

以上の構成により、被試験デバイス２００の品種毎に交換されるデバイスボード８０に、被試験デバイス２００の品種に応じた特性の品種対応素子９０を設けることができる。このため、被試験デバイス２００の複数の品種に対して共通に設けられる基準レベル生成部５０は、多ビットのＤＡコンバータ等を有さずとも、被試験デバイス２００の品種毎に異なる基準レベルを容易に生成することができる。

図２は、基準レベル生成部５０の構成例を示す。なお、本例における品種対応素子９０は、対応する被試験デバイス２００の品種に応じた抵抗値の第１抵抗９２を含む。より具体的には、第１抵抗９２の抵抗値は、被試験デバイス２００に入力すべき信号の基準レベルに応じて定められる。本例の第１抵抗９２の一端は接地され、他端が基準レベル生成部５０に接続される。

基準レベル生成部５０は、第１抵抗９２の抵抗値に応じた基準レベルを生成する。本例の基準レベル生成部５０は、電圧源５２、第２抵抗５４、第１増幅器５６、第２増幅器５８、および、増幅率制御部６０を有する。電圧源５２は、予め定められた電源電圧を出力する。一例として、生成すべき１．５Ｖ程度の基準レベルに対して、当該電源電圧は、０．５Ｖ程度の電圧であってよい。

第２抵抗５４は、接地電位から見て第１抵抗９２と直列に接続される。第１増幅器５６は、第１抵抗９２および第２抵抗５４の抵抗比に応じた増幅率で、電源電圧を増幅して出力する。本例の第１増幅器５６は、正側入力端子に電圧源５２が接続され、負側入力端子および出力端子の間に第１増幅器５６と並列に第２抵抗５４が接続される、非反転増幅器である。

第１増幅器５６が出力する電圧Ｖｏは、電圧源５２が出力する電源電圧をＶｒｅｆ、第１抵抗９２の抵抗値をＲ１、第２抵抗５４の抵抗値をＲ２とすると、下式で与えられる。
Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１
第１抵抗９２の抵抗値Ｒ１は、上式で与えられる電圧Ｖｏが、対応する被試験デバイス２００に入力すべき信号の基準レベルと等しくなるように設定される。

第２増幅器５８は、第１増幅器５６が出力する電圧を、予め設定される複数種類の増幅率のいずれかで増幅して、ドライバ２２に基準レベルとして供給する。例えば第２増幅器５８には、被試験デバイス２００の量産試験時に用いられる複数種類の基準レベルを発生するのに用いる複数種類の増幅率が設定される。第２増幅器５８に設定される増幅率には、１倍、１倍より大きい所定の増幅率、および、１倍より小さい所定の増幅率の少なくとも３種類を含んでよい。

第２増幅器５８に設定される複数種類の増幅率は、被試験デバイス２００を複数のクラスに選別する場合において、各クラスの境界となる基準レベルを生成する増幅率であってよい。一例として、第２増幅器５８には、１１０％から９０％までの範囲で５％刻みの５種類の増幅率が設定される。

また、第２増幅器５８に設定される１倍の増幅率は、被試験デバイス２００に印加すべき基準レベルの代表値（ＴＹＰ値）に対応してよい。また、第２増幅器５８に設定される１倍より大きい所定の増幅率は、被試験デバイス２００に印加すべき基準レベルの代表値（ＴＹＰ値）に対する、被試験デバイス２００の動作を保証する仕様範囲の上限（ＭＡＸ値）の比率（ＭＡＸ値／ＴＹＰ値）であってよい。同様に、１倍より小さい所定の増幅率は、被試験デバイス２００に印加すべき基準レベルの代表値（ＴＹＰ値）に対する、被試験デバイス２００の動作を保証する仕様範囲の下限（ＭＩＮ値）の比率（ＭＩＮ値／ＴＹＰ値）であってよい。

増幅率制御部６０は、第２増幅器５８における複数種類の増幅率のいずれかを選択して、第２増幅器５８における増幅率を制御する。増幅率制御部６０は、被試験デバイス２００の試験において印加すべき基準レベルに応じて、第２増幅器５８における増幅率を選択する。例えば増幅率制御部６０は、被試験デバイス２００に対して、仕様範囲のＭＡＸ値の基準レベルの信号を印加して試験する場合、当該ＭＡＸ値に応じた増幅率を選択する。増幅率制御部６０にいずれの増幅率を選択させるかは、試験装置１００に格納される試験プログラム等に基づいて、試験装置１００の制御装置が設定してよい。

第２増幅器５８は、第１増幅器５６と同様に非反転増幅器であってよい。第２増幅器５８は、増幅率を決定する２つの抵抗の少なくとも一方が、複数種類の抵抗から選択可能であってよい。増幅率制御部６０は、当該複数種類の抵抗のいずれかを選択することで、第２増幅器５８における増幅率を選択する。

このような構成により、デバイスボード８０毎に設けられた第１抵抗９２の特性に基づいて、被試験デバイス２００の品種に応じた基準レベルを容易に生成することができる。また、ドライバ２２に供給する基準レベルの値を数種類の範囲で限定的に変化させる第２増幅器５８を設けることで、回路規模をさほど増大させずに、量産試験等において要求される複数種類の基準レベルを生成することができる。

また、基準レベル生成部５０は、ドライバ２２に供給した基準レベルに応じた参照レベルを更に生成して、比較部３０に供給してよい。例えば基準レベル生成部５０は、ドライバ２２に供給した基準レベルＶＩＨおよび基準レベルＶＩＬの中間レベルを、参照レベルとして比較部３０に供給する。基準レベルＶＩＬが接地レベルの場合、基準レベル生成部５０は、基準レベルＶＩＨに予め定められた係数（例えば０．５）を乗じた参照レベルを生成する。

図３は、基準レベル生成部５０の他の構成例を示す。本例の基準レベル生成部５０は、電流源６２、第２増幅器５８、および、増幅率制御部６０を有する。第２増幅器５８および増幅率制御部６０は、図２において同一の符号を付して説明した構成要素と同一の機能および構成を有してよい。

電流源６２は、接地電位から見て第１抵抗９２と直列に接続され、予め定められた電流を第１抵抗９２に供給する。第２増幅器５８の正側入力端子は、電流源６２および第１抵抗９２の間の伝送路に接続されてよい。これにより基準レベル生成部５０は、第１抵抗９２における電圧降下に応じた基準レベルを生成する。このような構成によっても、デバイスボード８０毎に設けられた第１抵抗９２に基づいて、被試験デバイス２００の品種に応じた基準レベルを容易に生成することができる。

図４は、基準レベル生成部５０の他の構成例を示す。本例の基準レベル生成部５０は、第２抵抗５４、第２増幅器５８、および、増幅率制御部６０を有する。第２増幅器５８および増幅率制御部６０は、図２において同一の符号を付して説明した構成要素と同一の機能および構成を有してよい。

第２抵抗５４は、予め定められた電圧レベルおよび接地レベルの間で、第１抵抗９２と直列に接続される。第２増幅器５８の正側入力端子は、第１抵抗９２および第２抵抗５４の間の伝送路に接続されてよい。これにより基準レベル生成部５０は、第１抵抗９２および第２抵抗５４の抵抗比に応じた基準レベルを生成する。このような構成によっても、デバイスボード８０毎に設けられた第１抵抗９２に基づいて、被試験デバイス２００の品種に応じた基準レベルを容易に生成することができる。

図５は、被試験デバイス２００の設計時の試験および量産時の試験を説明する図である。図５において横軸は被試験デバイス２００の動作レートを示しており、縦軸は被試験デバイス２００に入力する試験信号の基準レベルを示す。

被試験デバイス２００の設計時においては、被試験デバイス２００の動作をより詳細に解析するべく、被試験デバイス２００の動作レートおよび試験信号の基準レベルを高精細な分解能で変化させて試験することが好ましい。例えば、ＴＹＰ値が１．３５Ｖ−１．５Ｖ程度のＳＤＲＡＭを設計する場合においては、試験信号の基準レベルを０．０２５Ｖ程度の分解能で１．０Ｖ〜２．０Ｖ程度の範囲で変化させて、被試験デバイス２００が正常に動作するか否かを解析することが好ましい。

図５に示した設計時の試験の例では、実線よりも左側の領域で被試験デバイス２００が正常に動作せず、実線よりも右側の領域（パス領域）で被試験デバイス２００が正常に動作した結果を示す。設計時の試験では、試験信号の基準レベルを高精細に変化させるので、設計時の試験を行う試験装置は、多ビットのＤＡコンバータ等を備えることが好ましい。

これに対し、量産時の試験では、基準レベル生成部５０は、被試験デバイス２００を良品および不良品に選別する境界条件の基準レベルを生成できればよい。また、量産時の試験において、被試験デバイス２００を複数のクラスに選別する場合、基準レベル生成部５０は、各クラスの境界条件の基準レベル（ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）を生成できればよい。このため、図１から図４に関連して説明したように、多ビットのＤＡコンバータを有さない簡易な基準レベル生成部５０により、多様な品種の被試験デバイス２００の量産試験等を精度よく行うことができる。

図６は、試験装置１００の他の構成例を示す。本例の試験装置１００は、パターン発生部１０、出力部２０、ドライバ２２、比較部３０、判定部４０、基準レベル生成部５０、および、デバイスボード８０を備える。パターン発生部１０、ドライバ２２、比較部３０、判定部４０、および、デバイスボード８０は、図１において同一の符号を付して説明した構成要素と同一の機能および構成を有してよい。

本例の出力部２０は、電源部２４を有する。電源部２４は、被試験デバイス２００の電源端子に印加する電源電圧ＶＤＤを出力する。基準レベル生成部５０は、接続されるデバイスボード８０に設けられた品種対応素子９０の特性に応じた基準レベルを生成する。基準レベル生成部５０は、当該基準レベルに応じて、電源部２４が出力する電源電圧ＶＤＤの電圧レベルを制御する。電源部２４は、基準レベル生成部５０から与えられる電圧に応じて出力電圧が制御される可変電源であってよい。

このような構成により、被試験デバイス２００の品種毎に、要求される電源電圧ＶＤＤの電圧レベルが異なる場合であっても、被試験デバイス２００の品種に応じた電源電圧ＶＤＤを容易に生成することができる。なお、本例のドライバ２２に対しても、品種対応素子９０の特性に応じた基準レベルが供給されてよい。この場合、品種対応素子９０は、ドライバ２２および電源部２４に対して共通に設けられてよく、別個に設けられてもよい。また、基準レベル生成部５０は、ドライバ２２および電源部２４に対して別個に設けられてよい。

以上の例においては、品種対応素子９０として第１抵抗９２を例として説明した。ただし、品種対応素子９０は、抵抗素子に限定されるものではなく、基準レベル生成部５０に接続されることで、基準レベル生成部５０が生成する電圧レベルを変化させる素子であればよい。例えば品種対応素子９０は、被試験デバイス２００の品種に応じた電圧を出力する電圧源、アンプ等の能動素子であってもよい。また、品種対応素子９０は、図２に示した試験装置１００の構成における第２抵抗５４および第１増幅器５６を含んでよく、図４に示した試験装置１００の構成における第２抵抗５４を含んでもよい。この場合、基準レベル生成部５０は、これらの構成を含まない。

また、基準レベル生成部５０は、再構成可能なプログラマブルロジックデバイスに形成されてよい。本例の基準レベル生成部５０は、多ビットのＤＡコンバータを有さないので、比較的小規模なプログラマブルロジックデバイスに容易に構成することができる。当該プログラマブルロジックデバイスには、パターン発生部１０、出力部２０、比較部３０、および、判定部４０の少なくとも一部が更に形成されてよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・パターン発生部、２０・・・出力部、２２・・・ドライバ、２４・・・電源部、３０・・・比較部、４０・・・判定部、５０・・・基準レベル生成部、５２・・・電圧源、５４・・・第２抵抗、５６・・・第１増幅器、５８・・・第２増幅器、６０・・・増幅率制御部、６２・・・電流源、８０・・・デバイスボード、９０・・・品種対応素子、９２・・・第１抵抗、１００・・・試験装置、２００・・・被試験デバイス

Claims (12)

1. 被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記被試験デバイスに入力する電圧を出力する出力部と、
   前記出力部に対して交換可能に接続され、前記被試験デバイスを載置するデバイスボードと、
   前記出力部に接続された前記デバイスボードから、前記デバイスボード毎に予め定められた情報を取得し、当該情報に基づいて、前記出力部が出力する電圧の基準レベルを生成する基準レベル生成部と
   を備える試験装置。
2. 前記デバイスボードに設けられ、前記デバイスボード毎に異なる特性を有する品種対応素子を更に備え、
   前記基準レベル生成部は、前記出力部に接続された前記デバイスボードに設けられた前記品種対応素子の特性に応じて、前記出力部が出力する電圧の基準レベルを生成する
   請求項１に記載の試験装置。
3. 前記デバイスボードは、予め定められた品種の前記被試験デバイスを載置し、且つ、前記被試験デバイスの品種毎に前記出力部に対して交換可能に接続され、
   前記品種対応素子は、対応する前記被試験デバイスの品種に応じた特性を有する請求項２に記載の試験装置。
4. 前記品種対応素子は、対応する前記被試験デバイスの品種に応じた抵抗値の第１抵抗を有し、
   前記基準レベル生成部は、前記第１抵抗の抵抗値に応じた前記基準レベルを生成する
   請求項３に記載の試験装置。
5. 前記基準レベル生成部は、前記第１抵抗と直列に接続される第２抵抗を有し、前記第１抵抗および前記第２抵抗の抵抗比に応じた前記基準レベルを生成する
   請求項４に記載の試験装置。
6. 前記基準レベル生成部は、
   予め定められた電源電圧を出力する電圧源と、
   前記第１抵抗および前記第２抵抗の抵抗比に応じた増幅率で、前記電源電圧を増幅して出力する第１増幅器と
   を更に有する請求項５に記載の試験装置。
7. 前記基準レベル生成部は、
   前記第１増幅器が出力する電圧を、予め設定される複数種類の増幅率のいずれかで増幅して、前記出力部に供給する第２増幅器と、
   前記第２増幅器における前記複数種類の増幅率のいずれかを選択して、前記第２増幅器における増幅率を制御する増幅率制御部と
   を更に有する請求項６に記載の試験装置。
8. 前記基準レベル生成部は、予め定められた電流を前記第１抵抗に供給する電流源を有し、前記第１抵抗における電圧降下に応じて前記基準レベルを生成する
   請求項４に記載の試験装置。
9. 前記出力部は、前記被試験デバイスの信号端子に入力する信号を出力する
   請求項１から８のいずれか一項に記載の試験装置。
10. 前記出力部は、前記被試験デバイスの電源端子に印加する電圧を出力する
    請求項１から８のいずれか一項に記載の試験装置。
11. 前記被試験デバイスの出力信号の電圧レベルと、予め設定される参照レベルとを比較して、前記出力信号の論理値を検出する比較部を更に備え、
    前記基準レベル生成部は、前記基準レベルに応じた前記参照レベルを更に生成して、前記比較部に供給する
    請求項１から９のいずれか一項に記載の試験装置。
12. 請求項１に記載の試験装置に用いられる前記デバイスボードであって、
    前記デバイスボードは、前記デバイスボード毎に異なる特性を有し、前記基準レベル生成部に接続される品種対応素子を有し、
    前記基準レベル生成部は、接続された前記品種対応素子の特性に応じて、前記基準レベルを生成するデバイスボード。

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