基于BC3199測試系統(tǒng)的集成電路測試研究

張浩 肖藝 張利

(武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢 430064)

0 引言

隨著智能化和數(shù)字化的發(fā)展趨勢，各種模擬、數(shù)字集成電路的用量越來越大，其質(zhì)量對整機(jī)的性能和可靠性起著越來越大的作用。近年來“電子垃圾”涌入國內(nèi)市場，“翻新片”、“清洗片”比比皆是，嚴(yán)重威脅著整機(jī)和系統(tǒng)的質(zhì)量與可靠性，因此深入開展集成電路相關(guān)測試技術(shù)的研究具有重要的意義。對集成電路進(jìn)行測試，一個(gè)好的測試平臺(tái)是必不可少的。本文以BC3199測試系統(tǒng)作為集成電路測試平臺(tái)，將科研生產(chǎn)中常用的模擬集成電路 2B20作為測試對象，從實(shí)測的角度闡述集成電路的測試方法。

1 BC3199集成電路測試系統(tǒng)概述[1]

BC3199測試系統(tǒng)是一款模擬數(shù)字混合信號測試系統(tǒng)，用于測試電源管理類器件、運(yùn)算放大器、模擬開關(guān)、DAC/ADC以及中小規(guī)模數(shù)字電路，適用于工程測試與量產(chǎn)測試。BC3199集成電路測試系統(tǒng)分為電源箱與測試頭兩部分，適配器可以直接安裝到測試頭引出的測試插座之上，無需任何測試連接線，測試時(shí)通過雙手按壓測試控制板的兩個(gè)測試按鈕進(jìn)行測試。

SBC主控計(jì)算機(jī)安裝在機(jī)箱的上部，分體機(jī)外接主計(jì)算機(jī)。PCI槽上插有一塊專用接口板，用于計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸，此接口板通過50線扁平電纜與機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)接口板連接。機(jī)內(nèi)有系統(tǒng)接口板、電壓/電流源、電壓測量及數(shù)據(jù)采集板、時(shí)間測量單元、交流信號源、數(shù)字 I/O板等。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

VeritestATE為BC3199集成電路測試機(jī)的配套控制軟件，可以對被測器件進(jìn)行測試序列生成、測試參數(shù)生成以及自動(dòng)測試，同時(shí)具有設(shè)備校準(zhǔn)與自檢，測試結(jié)果保存和分析，以及HANDLER連接等功能。該軟件可以在Windows XP系統(tǒng)上運(yùn)行。系統(tǒng)軟件采用與測試程序分離的編程方法，用戶可以建立單獨(dú)的工程編寫測試方案的代碼，所生成的動(dòng)態(tài)連接庫可以被系統(tǒng)軟件識(shí)別和運(yùn)行，用戶可以在所生成的工程中調(diào)試這些代碼。

2 2B20測試參數(shù)分析

圖1 BC3199集成電路測試系統(tǒng)框圖

2.1 原理介紹

2B20是一個(gè)完整的電壓／電流變換器?？捎糜诳刂坪瓦b測系統(tǒng)即子系統(tǒng)或分系統(tǒng)之間的信息傳遞。廣泛用于工業(yè)儀表和控制系統(tǒng)、D/A變換器——電流環(huán)接口、模擬轉(zhuǎn)換及控制、遙控?cái)?shù)據(jù)探測系統(tǒng)等場合。如：發(fā)射機(jī)、顯示器、控制器、記錄儀、計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、信號控制器等類似這樣一些操作控制系統(tǒng)單元之間的連接，2B20在其使用場合起著重要作用。2B20中包括一個(gè)高精度運(yùn)算放大器、精密電阻和一個(gè)高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)電壓源。其功能框圖如圖2。

圖2 2B20功能框圖

2.2 測試參數(shù)分析

根據(jù) 2B20的器件參數(shù)文檔，需要器件的測試參數(shù)如下：

輸入電阻10 kΩ，該參數(shù)指：與輸入Vin端直接相連的電阻值。測試思路：在 Vin端輸入用一個(gè)中功率源AMVI0輸入一個(gè)1 V的小電壓，同時(shí)測試流出該源的電流值，即加壓測流，而后根據(jù) Rin= Vin/Iin測得該參數(shù)，即：測試原理圖中RDK56不動(dòng)作，RDK57切到AMVI0源，程序控制AMVI0施加1 V（Vin）電壓，通過AMVI0源的測流，測得流經(jīng)輸入的電流Iin。

輸出電流4 mA （Vin= 0 V），20 mA （Vin= 10 V），測試思路：根據(jù)datasheet，I0與Vin之間存在關(guān)系：I0= 1.6 Vin+ 4 （mA）而4 mA和20 mA又因 Vs的不同，相應(yīng)有不同的負(fù)載電阻RL。因此，要在Vin= 0 V和10 V下，分別測試Vs= 12 V，RL= 0.35 k；Vs= 15 V，RL= 0.5 k；Vs=24 V，RL= 0.9 k三種供電、負(fù)載模式的輸出I0值。Vin供電源的選擇在此參數(shù)的測試中至關(guān)重要，供電源的精度決定著輸出I0的精度和非線性度。因此，0 V供電時(shí)選擇直接Vin端接地，確保輸入為精確的0 V，即：測試原理圖中RDK56，57均不動(dòng)作，此時(shí)Vin接地，輸入0 V。10 V供電時(shí)選擇AD587搭建精確10 V供電源，通過電路中的 10 k可調(diào)電阻調(diào)節(jié) AD587的精確在10.000000 V的輸出狀態(tài)，即：BLVI1持續(xù)給AD587供電，讓其持續(xù)輸出10 V電壓，RDK56切到AD587輸出端。I0值取得方法：給2B20的三個(gè)負(fù)載都選擇低溫漂的精密電阻，在通過連接到測試平臺(tái)精密電壓測量單元的 MV+ ， MV-兩測試端取得精確的負(fù)載電壓，通過I0= V0/ RL得到精確的電流值。

輸出誤差（25°C）Offset值（Vin= 0 V），Span值 （Vin= 10V），2B20A的Offset最大值為 正負(fù)0.4% ； Span最大值為正負(fù)0.6%。測試思路：Offset值，即為在Vs為15 V（標(biāo)準(zhǔn)值）RL= 0.5 k下，Vin端輸入0 V，測得的I0偏離4 mA的值比上 0.016 mA的值。測試方法同于 I0（Vs=15V RL=0.5 k）的測試方法。Span值，即為在Vs為15 V（標(biāo)準(zhǔn)值）RL= 0.5 k下，Vin端輸入10 V，測得的I0偏離20 mA的值比上0.016 mA的值。測試方法同于I0（Vs=15 V RL=0.5 k）的測試方法。

基準(zhǔn)輸入電阻Vrefin= 10 k，該值指Refou（t2.5 V內(nèi)部基準(zhǔn)）輸入端Refin1、Refin2相連的內(nèi)部電阻 Rrefin。測試思路：Rrefin值測試方法同于 Rin測試方法，即測試原理圖中的 RDK58切到BC3199測試平臺(tái)的小功率源 BLVI0，由 BLVI0代替內(nèi)部基準(zhǔn)給Refin輸入一個(gè)Vref（2.5 V）的電壓作為基準(zhǔn)電壓，同時(shí)通過BLVI0的測流通道測得流經(jīng)Refin的電流Iref。由Rrefin= Vref/Iref測得該阻值。

Vs的電流Isup= 6 mA + ILoad,測試思路：由于BC3199測試平臺(tái)的供電源AMVI1有自己的測流通道，所以在4 mA和20 mA兩種模式下+Vs端進(jìn)行加壓測流即可。

3 測試夾具設(shè)計(jì)

根據(jù)測試參數(shù)，測試夾具原理圖如圖3。

圖3 測試夾具原理圖

Cs1、Cs2是為了防止AMVI0源加壓后出現(xiàn)震蕩；Rs與Cs1、Cs2在AMVI0斷電后構(gòu)成電容電阻放電環(huán)路。應(yīng)用上，因?yàn)镮0端電壓Vmax＝Vs－5 V，負(fù)載大小應(yīng)由Vs決定，在輸出端I0理應(yīng)加過載保護(hù)電路，但在測試時(shí)加入的三個(gè)負(fù)載電阻都在I0的帶載能力的范圍內(nèi)，所以不加保護(hù)電路了。

4 建立2B20測試程序

BC3199測試程序編寫采用 C++語言對系統(tǒng)硬件行為進(jìn)行描述。它采用了測試策略與數(shù)據(jù)分離的設(shè)計(jì)。用戶可以通過測試程序編寫出所需要的全部或者基本測試參數(shù)，通過系統(tǒng)軟件界面修改或者輸入數(shù)據(jù)。用戶編寫的測試程序最終將生成DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫，可以使用系統(tǒng)軟件調(diào)用這些測試程序[2]。

5 測試數(shù)據(jù)結(jié)果

加載以上測試程序，進(jìn)入以下測試界面。在連測狀態(tài)下，BC3199測試系統(tǒng)可對測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并生成報(bào)表。經(jīng)測試，得到某批次2B20測試數(shù)據(jù)結(jié)果報(bào)表見表1和表2。

6 結(jié)束語

以 BC3199測試系統(tǒng)作為集成電路測試平臺(tái)，根據(jù)集成電路的技術(shù)資料，設(shè)計(jì)相關(guān)的測試夾具，并在 VeritestATE軟件平臺(tái)下開發(fā)相應(yīng)的測試程序，是集成電路批量測試的一種行之有效的方法和途徑。

表1 測試數(shù)據(jù)結(jié)果1

表2 測試數(shù)據(jù)結(jié)果2

[1]勵(lì)芯泰斯特測試技術(shù)有限公司. BC3199用戶手冊.V 1.3, 5-8.

[2]勵(lì)芯泰斯特測試技術(shù)有限公司. BC3199系統(tǒng)編程手冊. V 1.0, 1.