深度解讀基于ATE的IC測試技術

　　隨著科學技術的發(fā)展，IC產(chǎn)業(yè)得到了快速的提升，IC的制造復雜度也變得更加嚴格。IC測試也面臨了很多的挑戰(zhàn)，最為典型的就是測試的精確度及穩(wěn)定性。尤其在量產(chǎn)ATE測試時表現(xiàn)更為嚴重，那我們?nèi)绾稳ケ苊庥捎跍y試不穩(wěn)定而導致反復重測而浪費大量測試時間呢？

???? 本文就IC測試的基本參數(shù)：電壓、電流、時間、THD等的測試進行深入分析，并舉以實例來說明如何解決此類問題，以供廣大測試工程師參考。

　電壓測試問題

　　在IC的測試中，電壓的測試是所有測試參數(shù)中最為常見的一種參數(shù)，尤其是模擬芯片的測試，電壓測試更顯常見及重要，如：LDO、LED驅(qū)動、音頻功放、運放、馬達驅(qū)動等很多類型的模擬芯片都含有電壓參數(shù)的測試，而且都是其主要性能參數(shù)。另外，也有很多其他的參數(shù)都是通過電壓的測量來間接得到的，如增益（Gain）、電源電壓抑制比（PSRR）、共模抑制比（CMRR）等。工程師們在調(diào)試中也經(jīng)常會遇到電壓測的不精確或者不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對于測試不精確的問題，目前主要采用correlation的辦法，來調(diào)整測試的誤差，但這種方法對于線性的芯片尚可使用，但對于非線性的芯片卻無用武之地。針對測試不穩(wěn)定的問題，大多采用多次測量取平均值的辦法來解決，但這種辦法也是治標不治本，同樣會給產(chǎn)品的質(zhì)量帶來隱患。那么如何解決電壓測試的這些問題呢？以下將具體分析產(chǎn)生這些現(xiàn)象的具體原因，并針對這些原因闡述一些解決辦法。

　　芯片工作狀態(tài)未完全建立或有震蕩

　　一般在開發(fā)測試程序之前必須了解所測試的芯片的功能及性能參數(shù)，這樣在開發(fā)及調(diào)試程序時才能心中有數(shù)，比如測試LDO的輸出電壓參數(shù)，你必須清楚：在當前的輸入及輸出濾波電容之下，它的輸入電壓加上之后，輸出電壓需要多長時間才能達到穩(wěn)定，而你在程序中設定的等待時間必須大于這個穩(wěn)定時間，這樣才能做到測試的準確且穩(wěn)定。當然LDO的輸出穩(wěn)定時間一般都在微秒級（幾十到上百微秒），所以調(diào)試時不太會遇到此類問題，但有的時候我們需要測試芯片內(nèi)部的基準電壓，但又沒有辦法直接進行測試，只能通過其他的引腳間接測試，如圖1為LED驅(qū)動芯片的部分線路圖，

　　圖1

　　我們要測試芯片內(nèi)部Vref的電壓，但又沒有直接的引腳出來，所以只能通過測試VO端的電壓進行間接測試，但是需要注意的是：如果VO端懸空，沒有任何電流流出，那么它上面的MOS管則不能正常導通工作，EA1的反饋回路也不能正常建立，而導致VO端的電壓也不確定，此時測試的VO電壓將不能代表Vref的電壓。所以在測試時，我們必須給VO一定的負載讓MOS管及EA1能夠正常工作，這樣才能正確測試Vref的電壓。

　　芯片工作狀態(tài)的建立，有時需要比較長的時間，如圖2為一音頻功放（LM4990）的功能框圖及典型應用線路圖，

　　圖2

　　我們在ATE測試時會測試一些靜態(tài)直流參數(shù)，如bypass、Vo1、Vo2端電壓值，當你仔細研讀此芯片的手冊，你會發(fā)現(xiàn)在電源電壓為5V、Cbypass為1Uf時（注意不同的電源電壓及Cbypass電容，其穩(wěn)定時間也是不同的），bypass端的電壓需要至少100ms才能達到穩(wěn)定，而Vo1、Vo2端的電壓又受bypass端電壓的影響，所以要想穩(wěn)定且準確的測試這些直流參數(shù)，必須要在芯片上電之后等待100ms以上再進行測試（必須考慮不同批次芯片間的差異，所以在實際測試中的等待時間可在120ms左右），但對于量產(chǎn)測試，測試時間的長短將直接影響到測試效率及測試費用，我們必須縮短測試時間！那么如何來解決這個問題呢，一般我們可以采用如下兩種辦法：

　　第一，可以減小Cbypass的電容，這樣同樣的充電電流及電壓，充電時間會隨著電容的減小而減少，可以使用0.1uF或者更小的電容來替代，此時有些讀者可能會說：這樣做肯定會影響到后面的交流參數(shù)（如THD）的測試，沒錯！肯定會有影響！那么又如何來解決呢？其實很簡單，也可以有兩種解決方案：

　　1、通過測試評估，適當調(diào)整在0.1uF時的交流參數(shù)的測試規(guī)范，當測試要求不高時可采用此方案；

　　2、通過外加繼電器來選擇測試直流及交流參數(shù)時的電容值，但是繼電器的連接方式也是很有講究的，不然也會對交流參數(shù)有影響，這在后面的段落中再詳細闡述。

　　第二，可以采用預充電的方式對Cbypass進行提前大電流充電，如果bypass端在電源電壓為5V時正常情況下是2.5V左右，我們可以預充電到2.3V，這樣同樣可以節(jié)省很多時間，但這種解決辦法必須注意一個問題就是：不要在充電的同時給bypass端帶來額外的干擾，而導致芯片不能正常工作。

　　圖3

　　震蕩在芯片調(diào)試時也是比較常見的現(xiàn)象，由此給芯片測試也帶來諸多問題，引起震蕩的原因有很多：輸出容性負載的大小、阻抗不匹配、不當?shù)姆答伝芈返?，如圖3為一款LDO（TL431）芯片手冊中的一幅電性能特性曲線及測試圖，圖中明顯規(guī)定了輸出容性負載CL的大小范圍，但是我們在實際調(diào)試中可能沒有注意到這一點，如果選用的輸出電容不是在芯片穩(wěn)定所需要的容值范圍之內(nèi)，那么輸出就會產(chǎn)生震蕩，導致輸出測試不準且不穩(wěn)定。所以在此再次提醒大家：在調(diào)試之前務必將芯片性能做到比較詳細的了解，以免在后期的調(diào)試中浪費大量的時間。

　　另外震蕩不光是在芯片正常工作時發(fā)生，在靜態(tài)時也有可能發(fā)生。尤其當你測試放大倍數(shù)比較高的運放時，此時的輸入引腳要特別注意，必要時要進行隔離，以免引入不必要的噪聲而導致輸出產(chǎn)生震蕩。