TWI746563B

TWI746563B - 測試系統、測試設備以及測試方法

Info

Publication number: TWI746563B
Application number: TW106118086A
Authority: TW
Inventors: 道格拉斯Ｗ龐茲
Original assignee: 美商泰瑞達公司
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2021-11-21
Also published as: CN109564261B; KR20190036540A; TW201809700A; US20180059172A1; KR102402458B1; CN109564261A; US10060968B2; WO2018038780A1

Abstract

一種實例性測試系統包括：多個通道，其中該多個通道之各者經組態以供應(force)電壓並流出電流；及電路系統，其結合由該多個通道流出之電流，以產生一經結合之電流，用於在一單一通道上至一受測裝置(DUT)之輸出，其中該多個通道之各者包括一負載分擔電阻器以控制通道對該經結合之電流的貢獻。

Description

測試系統、測試設備以及測試方法

本說明書大致上係關於結合由自動測試設備之多個通道所流出(source)之電流以產生一經結合之電流，用於到一受測裝置之輸出。

自動測試設備(ATE)係指用於測試裝置之自動化(通常，電腦驅動之)系統。ATE所測試之裝置通常被稱為受測裝置(DUT)。ATE一般包括一電腦系統及一或多個測試儀器或具有對應功能之一單一裝置。ATE能夠向一DUT提供測試信號，自該DUT接收回應信號，且轉送該等回應信號以供處理，以判定該DUT是否滿足測試合格性。例如，在一些實施方案中，ATE可以能夠供應電壓至一DUT並流出電流至該DUT。

一種實例性測試系統包含：多個通道，其中該多個通道之各者經組態以供應(force)電壓並流出電流；及電路系統，其結合由該多個通道所流出之電流以產生一經結合之電流，用於在一單一通道上至一受測裝置(DUT)之輸出。該多個通道之各者可包含一負載分擔電阻器，以控制該通道對該經結合之電流的貢獻。該實例性測試系統可單獨或結合地包括下列特徵之一或多者。

該多個通道可包含一主通道及一從屬通道(slave channel)，其中該主通道係該單一通道，其中該主通道包含一第一供應線(force line)及一第一感測線，且其中該主通道在該第一供應線上包含一第一負載分擔電阻器且在該第一供應線與該第一感測線之間經歷一電壓降。該電路系統可包含：一偵測器電路，其偵測該電壓降；及一阻抗電路，其可組態以將基於該經偵測之電壓降之電壓引入至該從屬通道中。該從屬通道可包含：一第二供應線，其包含一第二負載分擔電阻；及一第二感測線，其包含該阻抗電路，其中該第二供應線連接至該第一供應線以向該主通道提供電流。該偵測器電路可包含一儀表放大器，其具有：一第一輸入，該第一輸入連接至該第一供應線；及一第二輸入，該第二輸入連接至第一感測線，其中該第一負載分擔電阻器連接在該第一輸入與該DUT之間。該阻抗電路可包含一可變電阻器。

各通道之負載分擔電阻器可具有相等的電阻。不同通道之負載分擔電阻器可具有不同的電阻。各通道之負載分擔電阻器可控制各通道對該經結合之電流的貢獻，使得各通道對該經結合之電流的貢獻相等或為指明的百分比或量。該多個通道可經組態以當在該單一通道上輸出該經結合之電流時以供應電壓模式(force voltage mode)操作。

該多個通道可包含一主通道及多個從屬通道，其中該主通道係該單一通道，其中該主通道包含一第一供應線及一第一感測線，且其中該主通道在該第一供應線上包含一第一負載分擔電阻器且在該第一供應線與該第一感測線之間經歷一電壓降。該電路系統可包含：一偵測器電路，其經組態以偵測該電壓降；及一阻抗電路，其包括在該多個從屬通道之各者中，且可組態以將基於經偵測之電壓降之電壓引入至該多個從屬通道之各者中。

一種實例性方法包含：在測試電子器件與一受測裝置(DUT)之間的一通道上之一供應線與一感測線之間偵測一電壓降，其中該通道係一主通道且在該供應線上具有一負載分擔電阻器；將基於該電壓降之一電壓引入至多個從屬通道中，其中該多個從屬通道之各者具有含有一負載分擔電阻器之一供應線，且其中各供應線之該負載分擔電阻器控制自對應的一供應線輸出之電流之量；以及結合來自該多個從屬通道之電流與來自該主通道之電流，以產生一經結合之電流，用於到該DUT之輸出。該實例性方法可單獨或結合地包括下列特徵之一或多者。

該電壓降可藉由一儀器放大器跨該主通道之該負載分擔電阻器及一供應接觸電阻來偵測，該儀器放大器接收來自該供應線之一輸入及來自該感測線之一輸入，其中該儀器放大器輸出基於該電壓降的一信號，且其中引入至該多個從屬通道中之該電壓係基於該信號。該主通道之該負載分擔電阻器可具有與該多個從屬通道之各者之負載分擔電阻器相同的一電阻。該主通道或該多個從屬通道之至少一個負載分擔電阻器可具有不同於該主通道或該多個從屬通道之至少一個其他負載分擔電阻器之一電阻。該多個從屬通道之各者可具有一感測線，且該電壓可引入至該多個從屬通道之各者之該感測線。引入至該等從屬通道之各者之該電壓可與在該主通道中所偵測之該電壓降相同。

實例性測試設備可包含：一主通道，其供應電壓並流出電流至一受測裝置(DUT)；及構件，其用於結合多個從屬通道之電流與來自該主通道之該電流，以產生一經結合之電流，用於沿著該主通道到該DUT之輸出。該實例性測試設備可包括下列特徵之一或多者。

該主通道及該多個從屬通道之各者可具有一供應線及一感測線，其中各感測線具有一負載分擔電阻器以影響通道電流輸出，且其中各感測線可基於該主通道上之一電壓降組態。用於結合電流之該構件可包含：一儀器放大器，以基於來自該主通道之該供應線及該感測線之輸入而偵測該主通道上之該電壓降；及各感測線上之一阻抗電路，其可基於所偵測之該電壓降組態。該主通道之該電流及該多個從屬通道之該等電流之各者可具有一相同值。

可結合包括發明內容這一段在內之本說明書中所描述的任二或多個特徵，以形成在本文中未具體描述之實施方案。

本文所描述之測試系統及技術，或其部分可實施為電腦程式產品/由電腦程式產品控制，該電腦程式產品包括指令，該等指令儲存於一或多個非暫時性機器可讀取儲存媒體上，且可在一或多個處理裝置上執行以控制(例如，協調)本文所描述之操作。本文所描述之測試系統及技術或其部分可實施為設備、方法或電子系統，其等可包括一或多個處理裝置及記憶體，以儲存可執行指令來實施各種操作。

在附圖與下文描述中提出一或多個實作的細節。經由描述及圖式，且經由申請專利範圍，可明白其他特徵及優點。

5:測試儀器/儀器

7:通道/主通道

8:通道/從屬通道

9:通道/從屬通道

10:供應線

11:感測線

12:負載分擔電阻器/R_分擔

14:電阻器/R_接觸

15:DUT

17:電路系統

18:負載分擔電阻器/R_分擔

19:負載分擔電阻器

21:偵測器電路

23:輸入/第一輸入

24:輸入/第二輸入

28:阻抗電路/

29:阻抗電路

30:信號

32:操作

34:偵測

35:引入

36:結合

38:電連接點/電流/電壓源/電壓/電流源

39:電壓/電流源

40:點

41:電壓/電流源

50:系統/ATE系統

52:測試器/測試儀器

54:電腦系統

56:固線連接

58:DUT

60:DIB/導體

61:DIB

62:接腳

圖1 係一測試儀器之一部分之一實例性實施方案之方塊圖，該部分經組態以結合由ATE之多個通道流出之電流，以產生一經結合之電流，用於到一DUT之輸出。

圖2 係由圖1中所示之測試儀器之該部分所執行之一實例性過程之一流程圖。

圖3 係ATE之實例性組件之一方塊圖。

不同圖式中類似的參考數字指示類似的元件。

為了測試組件，製造商通常使用ATE(或「測試器(tester)」)。回應於測試程式集(TPS)中之指令，一些ATE自動產生待施加至受測試裝置(DUT)的輸入信號，且監控輸出信號。ATE將比較輸出信號與預期回應，以判定DUT是否缺損。ATE一般包括一電腦系統及一或多個測試儀器或具有對應功能之一單一裝置。在一些情況下，測試儀器供應電壓並流出電流至一DUT作為一測試規程之一部分。

可使用ATE測試之裝置之實例包括但不限於電子裝置，包括電路及電子器件、電腦硬體及軟體、電腦記憶體(例如，動態隨機存取記憶體)、數位照相機感測器、等等。

在一些實施方案中，在操作期間，ATE中之電路系統(諸如接腳電子器件(PE))經組態以供應電壓並流出或流入電流至DUT。在一些實施方案中，ATE當供應電壓時具有有限量的電流流出及流入容量。在一些情況下，DUT之測試必要條件可需要多於ATE能夠供給的電流。本文所述者係一實例性測試儀器，其係ATE之一部分，且其可組態以以一供應電壓模式結合或連接多個測試儀器或測試儀器通道以將一經結合之電流遞送至DUT。藉由以此方式結合電流，該測試儀器可在一單一通道上流出更多電流。在一些實施方案中，各通道可如本文所述經組態以提供相同量的電流，或各通道可如本文所述經組態以提供不同量的電流。可穩定地經結合任何適當數目的通道。

在一些實施方案中，結合來自不同來源之電流的該實例性測試儀器(或簡單地說，儀器)採用一主-從屬通道組態。例如，該儀器可具有一供應/感測對輸出通道，其可在儀器之高側或低側。感測線調整供應線中之稱為克爾文損失(Kelvin loss)者。克爾文損失可歸因於例如路徑中之接觸電阻或附加電阻，如在負載分擔電阻器(R_分擔)中。本文所述之實例性儀器使用該主通道中之克爾文損失控制一或多個從屬通道中之阻抗。阻抗結合各從屬通道中之負載分擔電阻器(R_分擔)平衡通道電流輸出，在一些情況下，控制電流，使得自各通道輸出相等的電流，其取決於各通道中負載分擔電阻器之大小。實例性測試儀器可以此方式結合任何適當數目的通道，其取決於DUT所需的電流及各通道之電流流出容量。

圖1顯示測試儀器5之一部分之一實例性實施方案，該部分可組態以結合來自ATE之多個通道之電流，以產生一經結合之電流，用於在一單一通道上的輸出。在一些實施方案中，測試儀器5係一浮動電壓-電流(VI)儀器，其具有一低供應線及一低感測線以及一高供應線及一高感測線。在一些實施方案中，本文所述之技術可在一浮動VI儀器之高側或低側、或在一陸基VI儀器上使用。

實例性儀器5包括多個通道7、8、9，其等之各者可組態以以一供應電壓模式供應電壓並流出電流。在此實例中，顯示三個通道；然而，可使用任何適當數目的通道，如本文所述。在此實例中，多個通道包括一主通道7及從屬通道8、9。測試儀器中之任何適當的通道可組態為主通道或從屬通道。

主通道7係一單一通道，且包括一供應線10及一感測線11。主通道7亦包括在供應線10上之一負載分擔電阻器(R_分擔)12。在操作期間(例如，在供應電壓模式期間)，主通道7在供應線10與感測線11之間經歷一電壓降。該電壓降係上文所述之克爾文下降。在圖1之實例中，該電壓降部分地由一供應接觸電阻產生，該供應接觸電阻表示為主通道中之電阻器14(R_接觸)。各從屬通道8、9亦組成一單一通道，且各從屬通道亦包括一供應線(「供應(FORCE)」)及一感測線(「感測(SENSE)」)。就此而言，在一些實施方案中，例如，使用開關或程式編寫以改變本文所述之電路組態，一從屬通道可組態為一主通道且反之亦然。

如上文所指出，採用本文所述之技術之測試儀器中可使用任何適當數目的通道。例如，可存在一主通道及多個從屬通道，如所示。可存在一單一主通道及一單一從屬通道。可存在多個主通道，其等之各者搭配一單一從屬通道操作。可存在多個主通道，其等之各者搭配多個從屬通道操作。

在圖1之實例中，DUT 15之測試規程需要多於單獨主通道7能夠流出的電流。因此，儀器5經組態以結合來自主通道7之電流與來自從屬通道8、9之各者之電流，以經由主通道7輸出至DUT。為了平衡並因此控制各通道所提供之電流，儀器5包括電路系統17以結合多個通道所流出之電流，以產生該經結合之電流，用於到該DUT之輸出。如圖1中所示，多個通道之各者(包括主通道7及從屬通道8、9)包括一負載分擔電阻器 (R_分擔)，該負載分擔電阻器經組態以藉助於其電阻值控制各別通道對該經結合之電流的貢獻。在一些實施方案中，該等負載分擔電阻器各具有相同的電阻值，且在一些實施方案中，不同通道之負載分擔電阻器具有不同的值。例如，負載分擔電阻器12、負載分擔電阻器18、及負載分擔電阻器19可各具有相同電阻值，或這些電阻器之任何兩者、或所有三者可具有不同電阻值。

在負載分擔電阻器具有相同電阻值之實施方案中，各通道對總經結合之電流的電流貢獻可為相同的。在負載分擔電阻器具有不同電阻值之實施方案中，各通道對總經結合之電流的電流貢獻可與通道之對應負載分擔電阻器之電阻成比例。例如，在從屬通道8所具有的負載分擔電阻器係主通道7及從屬通道9之各者之負載分擔電阻器之電阻的兩倍的實施方案中，則從屬通道8對總經結合之電流的貢獻可為主通道7及從屬通道9之各者之電流貢獻的一半。

在一些實施方案中，電路系統17包括一偵測器電路21(INA)，以偵測跨主通道7之克爾文電壓降。克爾文電壓降係藉由偵測器電路跨主通道之負載分擔電阻器12(R_分擔)及主通道之供應接觸電阻14(R_接觸)來偵測，該偵測器電路接收來自供應線10之輸入23及來自感測線11之輸入24。偵測器電路產生並輸出基於該電壓降的信號。引入至從屬通道之電壓係基於該信號輸出。

更具體而言，在一些實施方案中，偵測器電路包括(或係)一儀器放大器或類似功能的電路系統，其具有連接至供應線10之一第一輸入23及連接至感測線11之一第二輸入24。如圖1中所示，R_分擔及R_接觸係在第一輸入23與DUT 15之間。偵測器電路21偵測沿著主通道的克爾文電壓降，且輸出基於該克爾文電壓降的信號。在一些實施方案中，該信號代表克爾文電壓降。該信號用以控制連接在該等從屬通道之各者之感測線上的阻抗電路(例如，通道8之阻抗電路28(X1)及通道9之阻抗電路29(X1))。該等阻抗電路各自可係(或包括)所具有的阻抗基於儀器放大器所輸出之信號30而變化的電路系統。因此，各阻抗電路可組態以向其對應從屬通道中引入阻抗，且因此引入針對一給定電流的電壓降，該電壓降係基於主通道之經偵測之克爾文電壓。在一些實施方案中，各阻抗電路包括(或係)所具有的電阻基於所偵測之克爾文電壓而變化的可變電阻器(如儀器放大器所輸出之信號所代表)。然而，在一些實施方案中，可使用可變阻抗電路系統而非可變電阻器。

參照圖2，在操作32中，儀器放大器偵測(34)主通道7之供應線10及感測線11上之適當點之間在電壓降(克爾文電壓)。基於來自儀器放大器(偵測器電路21)之輸出信號，藉由控制各從屬通道之阻抗電路之阻抗(例如，電阻)，將經偵測之電壓降引入至從屬通道8及9之各者中。更具體而言，從屬通道之阻抗電路係藉由儀器放大器之信號輸出來控制，以向該多個從屬通道之各者中引入(35)一定量電阻，其將針對來自該通道之電流輸出產生主通道之克爾文電壓降。結果，主通道之電條件實質上在各從屬通道中複製。該方法不限於可變阻抗，且相同效應可藉由使用與從屬通道之感測線串聯之固定電阻器來實現，且可跨該固定電阻器應用與主通道之克爾文損失成比例的可變電流源，以複製主通道之條件。最終效應係藉由可實現的任何控制方式來在從屬通道上複製主通道克爾文條件。

各從屬通道具有一負載分擔電阻器(R_分擔)，如所示，其連接在從屬通道之供應線與感測線之交叉點與該從屬通道與該主通道之電連接點38之間。各從屬通道之負載分擔電阻器(例如，18、19)及阻抗電路(例如，28、29)影響(例如，藉助於其等值來控制)對應從屬通道至主通道的輸出電流。來自各(例如，一或多個)從屬通道之輸出電流與來自主通道之電流結合(36)，以產生到DUT的經結合之電流輸出。到DUT的此經結合之電流輸出穿過主通道至DUT上的一信號接腳或一組接腳，視情況而定。所以，在圖1之實例中，經結合之電流係I1+I2+I3，其中I1代表來自主通道之電流，且I2及I3分別代表來自從屬通道8及9之電流。

如所指出，各從屬通道之負載分擔電阻器(例如，18)及阻抗電路(例如，28)影響來自各從屬通道之輸出電流。在一些實施方案中，各從屬通道操作相同；因此，僅描述一單一從屬通道8。在從屬通道8中，電流係自電流/電壓源38流出並在供應線上輸出。在點40處，電流分成穿過R_分擔並與其他電流(命名為12)結合的一部分及反向穿過感測線的一部分。沿各路徑流動的電流之量係由阻抗電路28及過R_分擔 18控制。因為阻抗電路經控制以產生與主通道相同的克爾文電壓降，所以若從屬通道之負載分擔電阻器(18)與主通道7之負載分擔電阻器(12)相同，則其等電流將相同；即，來自主通道之I1等於來自從屬通道之I2。如所指出，不同R_分擔或其他參數可改變這些電流之值，包括電流之絕對值或其等彼此的相對值。

在圖1之實例中，各電壓/電流源38、39、41連接至DUT中之共接地(COM)。在一些實施方案中，接地組態可不同於實例中所示者。圖1之實例性電路系統可包括在係一單一ATE組態之一部分的一單一測試儀器中，或圖1之實例性電路系統可包括在係一或多個不同ATE組態之部分的不同測試儀器中。例如，相同ATE上之相同測試儀器之多個通道可如圖1中所示來結合；相同ATE上之不同測試儀器之多個通道可如圖1中所示來結合；及/或不同ATE上之不同測試儀器之多個通道可如圖1中所示來結合。

圖3顯示可實施圖1之電路系統的一般ATE組態。然而，應強調，圖1之電路系統不限於任何特定ATE組態，包括圖3之組態，且該電路系統可併入至任何適當ATE或非ATE系統中。

參考圖3，用於測試一DUT 58之實例性ATE系統50(諸如本文所述之彼等)包括一測試器(或「測試儀器(test instrument)」)52。DUT 58可介接至DIB 60。

測試器52可包括許多通道，其等可如圖1中所示來連接。為控制測試器52，系統50包括經由一固線連接56與測試器52介接之一電腦系統54。在實例操作中，電腦系統54向測試器52發送命令以起始執行常用程式及功能，以便測試DUT 58。該控制可包括如圖1中組態通道。此類執行測試常用程式可起始產生測試信號並將該等測試信號傳輸至DUT 58，且自該DUT收集回應。可由系統50測試各種類型之DUT。在一些實施方案中，DUT可係任何適當半導體或其他裝置，諸如積體電路(IC)晶片(例如，記憶晶片、微處理器、類比數位轉換器、數位類比轉換器等)或其他裝置。

為提供測試信號並自DUT收集回應，測試器52係連接至到DUT 58之內部電路系統之介面。例如，DUT可插入至DIB 61之插座中，其含有到DUT與測試器之間的電連接的介面。導體60(例如，一或多個傳導路徑)連接至介面且用以遞送測試信號(例如，開關或DC測試信號等等)至DUT 58之內電路系統。導體60亦回應於測試器52所提供之測試信號而感測信號。例如，電壓信號或電流信號可在接腳62處回應於一測試信號而感測，並經由導體60發送至測試器52以供分析。此類單埠測試亦可在DUT 58中所包括之其他接腳上執行。例如，測試器52可向其他接腳提供測試信號並經由導體(其等遞送所提供之信號)收集反射回的相關聯信號。藉由收集經反射之信號，該等接腳之輸入阻抗可連同其他單埠測試量一起特性化。在其他測試情境中，數位信號可經由導體60發送至接腳62以供在DUT 58上儲存一數位值。一旦經儲存，DUT 58可被訪問以檢復該經儲存之數位值並經由導體60將其發送至測試器52。經檢復之數位值隨後可經識別以判定固有值是否儲存在DUT 58上。

連同執行單埠測量一起，雙埠或多埠測試亦可藉由測試器52執行。例如，一電壓信號可經由導體60以一供應電壓模式注入至接腳62中，且可從DUT 58之一或多個其他接腳收集一回應信號。此回應信號可提供至測試器52以判定量，諸如增益回應、相回應、及其他通量測量量。亦可執行其他測試。基於所需測試，測試器52可在供應電壓模式期間流出電流至DUT，如本文所述。

雖然本說明書描述與「測試」及「測試系統」相關的實例性實施方案，但本文所描述之電路系統及方法可用於任何適當系統中，且不限於測試系統或本文所描述之實例性測試系統。

可使用硬體或硬體及軟體之組合來實施如本文所描述而執行之測試。例如，像本文所描述之測試系統的測試系統可包括位於各種點處之各種控制器及/或處理裝置。中央電腦可協調各種控制器或處理裝置中之操作。中央電腦、控制器及處理裝置可執行各種軟體常用程式來實現對測試及校準之控制及協調。

可至少部分地使用一或多個電腦程式產品來控制測試，該一或多個電腦程式產品為例如有形地體現於一或多個資訊載體(諸如一或多個非暫時性機器可讀取媒體)中之一或多個電腦程式，該一或多個電腦程式用於由一或多個資料處理設備(例如，可程式化處理器、電腦、多個電腦及/或可程式化邏輯組件)執行或用以控制該一或多個資料處理設備之操作。

可用包括編譯或解譯語言之任何形式的程式設計語言撰寫的電腦程式可部署為任何形式，包括單獨程式或一模組、組件、副常式或其他適用於運算環境中的單元。可將電腦程式部署成在一台電腦或多台電腦上執行，多台電腦可位於同一現場或分散在多個現場並以網路互連。

與實施全部或部分的測試及校準相關聯的動作可藉由一或多個可程式化處理器來執行，該一或多個可程式化處理器執行一或多個電腦程式，以執行本文所描述之功能。全部或部分的測試及校準可使用特殊目的邏輯電路系統來實施，例如，FPGA(現場可程式化閘陣列)及/或ASIC(特殊應用積體電路)。

舉例來說，適於執行電腦程式的處理器包括通用及特殊用途之微處理器兩種、及任何種類數位電腦的任何一或多個處理器。一般而言，處理器將接收來自唯讀儲存區或隨機存取儲存區或兩者的指令與資料。電腦(包括伺服器)之元件包括用於執行指令的一或多個處理器及用於儲存指令與資料的一或多個儲存區裝置。一般而言，電腦亦將包括一或多個機器可讀取儲存媒體，或在操作上耦合以接收來自一或多個機器可讀取儲存媒體的資料，或將資料傳送至一或多個機器可讀取儲存媒體，或以上兩者，該一或多個機器可讀取儲存媒體為諸如用於儲存資料的量產PCB(例如，磁碟、磁光碟或光碟)。適用於體現電腦可程式指令及資料的機器可讀取儲存媒體包括所有形式非揮發性儲存區，舉例來說，包括：半導體儲存區裝置，例如EPROM、EEPROM及快閃儲存區裝置；磁碟，例如，內部硬碟或可移除式磁碟；磁光碟；以及CD-ROM及DVD-ROM光碟。

如本文所使用之任何「電氣連接(electrical connection)」可暗含直接實體連接或包括有線或無線中介組件但仍然允許電信號(包括無線信號)在經連接之組件之間流動的連接。除非另外說明，否則無論用語「電氣(electrical)」是否用來修飾「連接(connection)」，電信號流動之本文所提及的涉及電路系統之任何「連接」是電氣連接，且非一定是直接實體連接。

本文所述之不同實施方案的元件可相結合，以形成在上文未具體提出的其他實施例。在不負面影響其等操作的情況下，元件可不列入本文所述的結構中。此外，各種分開的元件可結合至一或多個個別元件中，以執行本文所述之功能。