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特殊功能测试与DC测试

时间:2025-08-20 19:19来源:FreyaW 半导体ATE测试 作者:ictest8_edit 点击:

 

“昨天简单罗列了一下Memory器件的功能测试以及fail模型,今天我们来看看特殊功能测试与DC测试。”

扫描路径测试(Scanning Path Test)是一种通过将逻辑电路中所有触发器(Flip-Flop)串联成移位寄存器,从而将时序电路等效转换为组合电路的测试简化方法,属于可测试性设计(DFT)的范畴。

 

直流参数测试(DC Test)

定义:用于精确测量被测器件(DUT)在稳态工作条件下的电气特性参数。

测试项目如下

 

直流(DC)测量主要可分为两大类:电流测量电压测量,其基本测量电路如下图所示:

 

接触测试(Contact Test)

测试目的:验证器件引脚与测试系统的电气连接可靠性,确保信号传输完整性。

1. 测试范围

验证器件插座(Socket)与封装引脚的电接触质量

检测探针卡(Probe Needle)与晶圆芯片焊盘的物理连接状态

排查引脚间短路(Short Circuit)缺陷

2. 测试必要性

前置性测试:若接触测试未通过(FAIL),后续所有功能/参数测试均无法有效执行

根本原因
▶ 接触不良会导致信号传输失真
▶ 短路可能损坏测试系统或被测器件

3. 测试序列优先级

最先执行:在ATE测试流程中作为首个测试项(通常为Test Program中的Step 0)

快速判定:采用毫秒级快速检测算法(如脉冲响应法)

 

详细测试步骤及原理之前有单独写过一篇文章介绍哦~

Contact测试
FreyaW,公众号:半导体ATE测试浅谈 DC测试--OpenShort

1. 在ATE测试框架下,信号引脚接触检测存在两种实施方案:其一是采用直流参数测试法,其二是基于可编程负载的功能测试法。

2. 直流测试通过量化接触电阻值判定连接状态,而可编程负载功能测试则通过二进制通过/失败结果进行判定。根据ATE测试规范,电源引脚必须采用直流测试法进行接触可靠性验证。

3. 直流测试单元的优势在于提供精确的接触阻抗测量数据,而功能测试方案的核心价值在于显著提升测试吞吐量——这对大规模量产测试具有关键意义。
 
输入电流测试(Input Leakage Test),主要包括IIH/IIL这两类,其目的是测量TTL器件输入引脚处的电流。

如图所示,由于TTL器件的输入引脚实质上是一个晶体管的输出端,因此当分别施加高电平(H)和低电平(L)电压时,会产生如图中箭头所示的输入电流(IIH 和 IIL)。

 
当器件的类型为MOS时,该测试用于测量MOS器件输入引脚的泄漏电流。
对于MOS器件,其输入引脚连接着一个FET(场效应晶体管)。
由于FET的固有特性,即使向输入引脚施加电压,也几乎不会有电流流入。本测试的目的即是测量这个极其微小的电流以及流入其他路径的泄漏电流,因此被称为输入泄漏电流测试。

 

输出电流测试(Output Leakage Test),主要包括IOZH/IOZL这两类,其目的是
指当三态输出引脚处于高阻抗(Hi-Z)状态时流过的泄漏电流。

当CMOS器件的三态输出处于Hi-Z状态时,其输出引脚上的PMOS和NMOS两个晶体管均处于关断(OFF)状态。

 

群漏测试(Giant/Gang Leakage Test)—— 此测试允许一次性测量多个输入引脚。通过一个恒压源向器件的所有待测引脚施加电压,并测量总电流。若任何一个被测引脚存在漏电,即可测量到一定的电流值。

 


输入电压测试(Input Voltage/Level Test),本测试用于测量器件输入电压的阈值。

通过改变输入高电平电压(VIH)或输入低电平电压(VIL),获取器件功能从通过(PASS)转为失败(FAIL)(或从失败转为通过)的边界点电压值。

可采用线性搜索或二分搜索法来改变VIH和VIL。在此过程中,需设置与功能测试完全相同的测试条件。

 

线性搜索 - Sequencial Search

将某项测试条件参数(如输入电压VIH/VIL)的值,从一个会导致功能测试失败(FAIL)的值开始,逐步地、小幅度地调整到一个会使功能测试通过(PASS)的值。当测试结果从FAIL变为PASS时,记录下此刻的参数值。

 

二分搜索 - Binary Search

二分搜索能以比顺序搜索更高的速度完成测量。

假设一个会导致功能测试失败的参数值为A,一个会导致功能测试通过的参数值为B。以A和B的中间值 (A+B)/2 作为初始测试值,下一次测试的参数值将根据本次的测试结果来决定。

如果第一次测试的结果为通过(PASS),则将当前参数值设为B,计算新的中间值 (A+B)/2,然后进行下一次测试。

如果第一次测试的结果为失败(FAIL),则将当前参数值设为A,计算新的中间值 (A+B)/2,然后进行下一次测试。
对后续测试重复相同操作。当差值|A-B|小于或等于测试系统的分辨率设置时,停止测试并获取最终的参数值。

 

输出电压测试(Output Voltage/Level Test),本测试根据数据手册规定的负载条件,获取器件输出电压的阈值(通常指VOH和VOL)。
1. 测试目的:
 
验证驱动强度 (Drive Strength): 测试目的不是测量空载时的输出电压,而是测量芯片在输出电流(Sourcing or Sinking Current) 时,维持输出电压电平的能力。这直接体现了输出的驱动强度。

确保系统级信号完整性: 在实际电路中,输出引脚必须驱动PCB走线、连接器以及下游器件的输入电容和漏电流。如果驱动能力不足,电压会被拉垮,导致逻辑电平错误和时序问题。

符合数据手册承诺: 数据手册(Datasheet)中 VOH 和 VOL 的规格都是在明确的负载条件(Load Condition) 下定义的。此测试就是验证量产芯片是否满足这些白纸黑字的承诺。

2. 负载条件 (Load Conditions)
数据手册通常以两种方式定义负载:

 
· 
电流负载 (Current Load): 最常见的方式。

VOH 测试条件: "VOH 的最小值是在输出流出(Sourcing) IOH = -4mA 电流时测量的。" (负号表示电流从芯片流出)

VOL 测试条件: "VOL 的最大值是在输出流入(Sinking) IOL = 4mA 电流时测量的。"

电阻负载 (Resistive Load): 有时也会使用,如 "VOH 和 VOL 是在连接一个 50Ω 电阻到 VTT 的条件下测量的。"

 
 
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