本發(fā)明應(yīng)用于漏電測試的,特別涉及一種適用于芯片漏電特性曲線測量的多通道測試電路。

背景技術(shù)：

1、對于單體芯片或者sip芯片，芯片引腳的漏電特性曲線是反映芯片的半導(dǎo)體特性和功耗的一項重要電氣特性參數(shù)。通過電壓掃描，可以獲取電路中各點的電壓和電流數(shù)據(jù)，進而繪制漏電曲線，幫助工程師判斷電路的工作狀態(tài)是否正常。矩陣開關(guān)作為一種重要的電子元件，在電壓掃描過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。矩陣開關(guān)由多個開關(guān)元件組成，每個開關(guān)元件可以連接兩個或多個觸點，通過控制開關(guān)元件的導(dǎo)通狀態(tài)，可以實現(xiàn)不同信號之間的切換。在電壓掃描過程中，矩陣開關(guān)可以用來選擇不同的信號路徑，從而實現(xiàn)多通道網(wǎng)絡(luò)的切換和選擇。

2、目前，已有的開短路檢測方案主要采用串聯(lián)或并聯(lián)連接方式。

3、串聯(lián)連接方式：在這種方式中，多個網(wǎng)絡(luò)按照一定的規(guī)則串聯(lián)連接起來，可以實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)的開短路測試。然而，隨著信號數(shù)量的增加，串聯(lián)連接的復(fù)雜度也會增加，這限制了其在信號數(shù)量較多情況下的應(yīng)用，并且會有很多局限性，可能無法精確測量到每一個回路。

4、并聯(lián)連接方式：在這種方式中，多個網(wǎng)絡(luò)按照一定的規(guī)則并聯(lián)連接起來，可以實現(xiàn)多個信號同時進入某個特定的輸出端，從而實現(xiàn)多路開短路測試。雖然并聯(lián)連接方式適用于信號數(shù)量較多的情況，但在實際應(yīng)用中，無法精確判斷某一回路的異常。

5、現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點：

6、1、測試準(zhǔn)確性受限：無論是串聯(lián)還是并聯(lián)連接方式，隨著信號數(shù)量的增加，串聯(lián)和并聯(lián)的回路增加，無法準(zhǔn)確的判斷回路中某一回路的異常。

7、2、控制邏輯復(fù)雜：在現(xiàn)有的實現(xiàn)方案中，同時實現(xiàn)開路和短路需要復(fù)雜的控制邏輯來確保信號的準(zhǔn)確切換和選擇，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和調(diào)試難度。

8、3、可靠性問題：由于繁多的連接和控制邏輯較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障，從而影響系統(tǒng)的可靠性。

9、因此有必要提供一種適用于芯片漏電特性曲線測量的多通道測試電路，簡化系統(tǒng)復(fù)雜度、提高控制效率、具有高精度檢測能力、增強系統(tǒng)可靠性、易于集成與擴展、通過改進矩陣開關(guān)的連接方式和控制邏輯、滿足對電路開短路情況和芯片與基板連接性分析的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于芯片漏電特性曲線測量的多通道測試電路，簡化系統(tǒng)復(fù)雜度、提高控制效率、具有高精度檢測能力、增強系統(tǒng)可靠性、易于集成與擴展、通過改進矩陣開關(guān)的連接方式和控制邏輯、滿足對電路開短路情況和芯片與基板連接性分析的需求。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括mcu模組、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、放大電路、反饋電路、電子開關(guān)、模擬開關(guān)、反向電路、校準(zhǔn)回路、數(shù)字萬用表、量程切換電路、矩陣開關(guān)、差分采樣電路、被測電路，所述mcu模組經(jīng)所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與所述放大電路連接，所述放大電路的輸出端分三路，一路經(jīng)所述反向電路接入所述模擬開關(guān)，二路與所述量程切換電路連接，三路經(jīng)所述反饋電路與所述電子開關(guān)連接，所述模擬開關(guān)分兩路，一路與所述量程切換電路連接，二路經(jīng)所述校準(zhǔn)回路與所述數(shù)字萬用表連接，所述量程切換電路分兩路，一路經(jīng)所述矩陣開關(guān)與所述被測電路連接，二路經(jīng)所述差分采樣電路與所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器連接，所述電子開關(guān)經(jīng)所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與所述mcu模組連接。

3、由上述方案可見，所述多通道測試電路提供一種改進的利用矩陣開關(guān)切換多通道網(wǎng)絡(luò)，進行開短路測試，能夠提高測量的精度和效率，擴大適用范圍，并簡化操作過程。并且本方法的硬件體積小、成本低，易于實現(xiàn)此類sip封裝芯片在量化生產(chǎn)時的高精度準(zhǔn)確測試，也適用于產(chǎn)品研發(fā)階段的驗證測試；本技術(shù)具有以下優(yōu)點：

4、1、簡化系統(tǒng)復(fù)雜度：通過優(yōu)化矩陣開關(guān)的連接方式和控制邏輯，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。提高控制效率：設(shè)計一種更簡潔、高效的控制邏輯，確保信號的準(zhǔn)確切換和選擇，提高系統(tǒng)的控制效率。

5、2、高精度檢測能力：可以通過電壓點掃描測量出v-i曲線，準(zhǔn)確捕捉到芯片與基板pad點處的微小電壓和電流變化，從而實現(xiàn)對焊接問題的精確分析。無論是焊接斷裂、臟污還是缺件等問題，都能在電壓電流曲線上得到明顯的反映，提高了檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。

6、3、增強系統(tǒng)可靠性：通過優(yōu)化矩陣開關(guān)的連接和控制方式，減少故障發(fā)生的可能性，提高系統(tǒng)的可靠性。

7、4、易于集成與擴展：本技術(shù)的測試系統(tǒng)易于與其他測試設(shè)備和軟件集成，方便用戶將其納入現(xiàn)有的測試流程中。此外，系統(tǒng)還具備良好的擴展性，能夠輕松應(yīng)對未來可能出現(xiàn)的更多測試需求。無論是增加測試點數(shù)量、提高測試精度還是引入新的測試功能，本發(fā)明都能提供靈活的支持和解決方案。

8、綜上所述，本技術(shù)旨在通過改進矩陣開關(guān)的連接方式和控制邏輯，提供一種更簡單、高效、可靠的電壓掃描方法，以滿足現(xiàn)代電子測試和分析領(lǐng)域?qū)﹄娐烽_短路情況和芯片與基板連接性分析的需求。

9、一個優(yōu)選方案是，所述適用于芯片漏電特性曲線測量的多通道測試電路還包括濾波電路，所述濾波電路包括第一電阻和電容，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的out0端經(jīng)所述第一電阻與所述放大電路的正向輸入端連接，所述第一電阻經(jīng)與所述電容接地。

10、一個優(yōu)選方案是，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器使用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的16位的高精度dac作為電壓輸出源，最小分辨率為

11、

12、進而決定系統(tǒng)精度

13、

14、?一個優(yōu)選方案是，所述濾波電路用于濾除高頻雜波，根據(jù)實際需求設(shè)計截止低通頻率?，這里選擇r:3kohm/c:560pf?，

15、截止頻率?的計算公式：

16、

17、?一個優(yōu)選方案是，所述放大電路包括運算放大器，所述反向電路包括反相比例放大器，所述反相比例放大器的放大倍數(shù)：b=-1，所述運算放大器的輸出端與所述反相比例放大器的反向輸入端連接，所述反相比例放大器的正向輸入端連接有所述第二電阻，所述運算放大器放大的倍數(shù)與采樣區(qū)間和采樣精度有關(guān)，最小分辨率為

18、

19、最大驅(qū)動為30ma；

20、所述放大電路的放大倍數(shù)簡化公式：

21、

22、?此時的電源輸出范圍調(diào)節(jié)到：

23、

24、?一個優(yōu)選方案是，所述反相比例放大器的輸出端與所述模擬開關(guān)的sb端連接，所述模擬開關(guān)用于切換正負電源輸出模式，擴展掃描區(qū)間，

25、

26、?一個優(yōu)選方案是，所述校準(zhǔn)回路包括繼電器，所述繼電器將輸出電壓和并聯(lián)在所述數(shù)字萬用表的電壓檔進行線性擬合校準(zhǔn)，或者將電流回路串聯(lián)在dmm電流檔上進行線性擬合校準(zhǔn)，其中kb是作為線性校準(zhǔn)系數(shù)引入設(shè)置和測量回路，保存在所述mcu模組的內(nèi)存預(yù)設(shè)中，線性擬合通過期望數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)兩組數(shù)列里用最小二乘法計算出k&b，

27、

28、?一個優(yōu)選方案是，所述量程切換電路包括多通道電子開關(guān)，所述多通道電子開關(guān)切換不同的采樣電阻和所述差分采樣電路的增益電阻，達到不同的電流測量量程，以3.3v為例，為了測量負電流設(shè)置參考電壓1.8v，采樣電阻分為：2r/100r/1k/10k，差分采樣增益倍率分為：20.8/100，

29、

30、?rs=2ohm

31、gain=20.8?range：[-36ma~36ma]

32、gain=100?range：[-7.5ma~7.5ma]

33、rs=100ohm

34、gain=20.8?range：[-0.75ma~0.75ma]

35、gain=100?range：[-0.15ma~0.15ma]

36、rs=1kohm

37、gain=20.8?range：[-75ua~75ua]gain=100?range：[-15ua~15ua]

38、rs=10kohm

39、gain=20.8?range：[-7.5ua~7.5ua]

40、gain=100?range：[-1.5ua~1.5ua]

41、所述差分采樣電路的電壓通過所述模擬開關(guān)切到所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器測量電壓值可以得到，采集電壓公式：

42、

43、?電流測量公式：

44、

45、電流采樣帶入校準(zhǔn)系數(shù)公式：

46、

47、一個優(yōu)選方案是，所述矩陣開關(guān)用于切通被測回路，使用所述mcu模組的iic總線通訊并切換各個回路，把任意x引腳切通到任意y引腳上，以應(yīng)對芯片引腳bga/sip等封裝有大量被測pad點開短路和功能測試多種需求，所述矩陣開關(guān)的漏電流極小為1na。