用于测试集成电路及包含所述集成电路的电路板的测试系统、方法与流程

本发明涉及一种测试系统及一种用于操作所述测试系统的方法，且更明确来说涉及一种用于集成电路的测试系统及一种用于操作所述测试系统的方法。

背景技术：

由于集成电路(ic)的性能及复杂度数年来已增加，因此输入/输出(i/o)接脚的数目或接脚计数也已显著地增加。具有高输出接脚计数的高密度装置可具有可要求输出测试的大量输出接脚。需要具有一种测试系统以验证ic的功能性。

技术实现要素：

根据本发明的一些实施例，一种测试系统包含:(a)减法器，其经配置以接收正测试的电路的第一电压及所述电路的第二电压且导出所述第一电压与所述第二电压之间的差；及(b)除法器，其经配置以接收所述第一电压与所述第二电压之间的所述差且通过将(i)所述第一电压与所述第二电压之间的所述差除以(ii)施加到所述电路的第一电流与施加到所述电路的第二电流之间的差，导出所述电路的电阻，其中所述第一电压对应于所述第一电流，且所述第二电压对应于所述第二电流。

根据本发明的一些实施例，一种测试ic的方法包含：(a)将第一电流施加到所述ic的接脚；(b)测量所述ic的所述接脚处的第一电压；(c)将第二电流施加到所述ic的所述接脚；(d)测量所述ic的所述接脚处的第二电压；及(e)将(i)所述第一电压与所述第二电压之间的差除以(ii)所述第一电流与所述第二电流之间的差以导出所述ic的电阻，其中所述第二电压与所述第二电流的比率给出为所述第一电压与所述第一电流的比率乘以β，且β是在约0.98到约1的范围内。

根据本发明的一些实施例，一种测试电路板的方法包含：(a)施加第一电流到所述电路板的导电衬垫，所述导电衬垫连接到ic的接脚；(b)测量所述电路板的所述导电衬垫处的第一电压；(c)施加第二电流到所述电路板的所述导电衬垫；(d)测量所述电路板的所述导电衬垫处的第二电压；(e)将(i)所述第一电压与所述第二电压之间的差除以(ii)所述第一电流与所述第二电流之间的差以导出第一电阻(resd+rpr)；及(f)通过从所述第一电阻(resd+rpr)减去第三电阻(resd)导出第二电阻(rpr)，所述第三电阻(resd)是与电连接到所述ic的所述接脚的电路相关联。

附图说明

图1说明根据本发明的一些实施例的测试系统的框图。

图2说明根据本发明的一些实施例的测试系统。

图3说明根据本发明的一些实施例的测试系统。

图4说明根据本发明的一些实施例的用于测试ic的操作的流程图。

图5说明根据本发明的一些实施例的用于测试电路板的操作的流程图。

贯穿图式及具体实施方式使用共同参考编号来指示相同或类似组件。本发明结合随附图式从以下具体实施方式将更显而易见。

具体实施方式

本发明的实例实施例的方面、特征及优点结合附图关于以下描述将得到更好地理解。对于所属领域的技术人员来说应为显而易见的是，本文中提供的本发明的所描述实施例为说明性且非限制性的，从而藉助于实例来呈现。揭示于本说明书中的所有特征可通过起到相同或类似用途的替代性特征来替换，除非以其它方式明确陈述。因此，其修改的大量其它实施例预期为是在本发明的如本文中所界定的范围及其等效物的范围内。另外，绝对性术语(例如“必须”及“必须不”)关于一些实例实施例的使用并非意谓限制本发明的范围，此是由于本文中揭示的实施例是藉助于实例进行。

此外，如本说明书及随附权利要求书中所使用，单数量词形式“一”及“所述”包含单数及复数参考，除非其使用的上下文以其它方式清楚地指示。因此，例如，对“一”输入的参考包含多个输入以及单一输入，对“一输出”的参考包含单一输出以及多个输出及类似者。

图1说明根据本发明的一些实施例的测试系统1的框图。测试系统1包含待测试的电路10、电流供应器11及测试模块12。

电流供应器11连接到待测试的电路10从而将电流施加到所述电路，且因此获得对应于所施加电流的电压。在一个实施例中，电流供应器11为恒定电流源。

测试模块12经配置以接收对应于所施加电流的电压。测试模块12包含缓冲器121、减法器122及除法器123。缓冲器121经配置以延迟接收自缓冲器121的输入的信号且将经延迟的信号传送到减法器122。减法器122具有两个输入以接收两个信号且执行对接收自两个输入的信号的减法。减法器122连接到除法器123以提供两个信号之间的差到除法器123。在一些实施例中，缓冲器121可集成到减法器122中。测试模块12的其它组件可经组合或集成在一起，或可经进一步再分。

在操作期间，第一电流im1施加到待测试的电路10以获得第一电压vm1。第一电压vm1接着发送到测试模块12的缓冲器121。第二不同电流im2施加到待测试的电路10以获得第二电压vm2，且第二电压vm2发送到测试模块12的减法器122。在一些实施例中，im1及im2为大体上连续的。即，当满足时，im2＝im1+△i，其中β是在约0.98与1之间的范围内，且△i是在约50μa与约500μa之间的范围内(例如，电流之间的表达为绝对值的差)。减法器122经配置以从第一电压vm1减去第二电压vm2以导出第一电压vm1与第二电压vm2之间的差。第一电压vm1与第二电压vm2之间的差接着通过除法器123除以第一电流im1与第二电流im2之间的差以导出待测试的电路10的总电阻rl。

待测试的电路10是否正常地起作用可通过比较待测试的电路10的总电阻rl与预定参考电阻值来检查。如果待测试的电路10的总电阻rl大体上等于参考电阻值，那么电路10确定为正常的；否则可对电路10进行进一步检查或检验。替代地或组合地，电路10的总电阻rl可与阈值参考电阻值相比较，且如果电阻rl是在0与阈值之间，那么此可指示电路10为正常的。如图1中所展示，比较器124经包含以执行电路10的总电阻rl与参考值的比较，且可包含显示单元以提供比较的结果及电路10正常(或不正常)的视觉指示。尽管与测试模块12分离地展示，但比较器124可集成到测试模块12中。在一些实施例中，测试模块12的组件可使用合适电路板以硬件实施。

图2说明根据本发明的一些实施例的测试系统2的框图。测试系统2包含待测试的ic20、电流供应器21、电压计(voltagemeter、voltmeter)22及测试模块23。

ic20包含内部电路20a及保护电路20b。在一些实施例中，内部电路20a可为数字电路、模拟电路、射频(rf)电路、微机电系统(mems)、混合式信号电路或其组合。保护电路20b包含多个二极管。在一些实施例中，保护电路20b可进一步包含被动组件(例如电流限制电阻器)、主动组件(例如金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)或双极接面晶体管(bjt))或其一组合。ic20进一步包含多个接脚201、202及203。在一些实施例中，接脚201电连接到外部电源，且接脚203电连接外部接地源。

电流供应器21连接到ic20的接脚202用于将电流供应到所述接脚，且对应于所施加电流的电压通过电压计22来测量。

在操作期间，第一电流im1施加到ic20的接脚202，且第一电压vm1通过电压计22测量。第一电压vm1与第一电流im1之间的关系展示为以下等式，其中vesd1为二极管20b1的在第一电流im1施加到ic20的接脚202时所测量的电压，且resd为保护电路20b的总电阻：

vm1＝vesd1+im1×resd(1)

如果第一电压vm1为0，那么电连接到ic20的接脚202的保护电路20b确定为短路连接。如果第一电压vm1大体上等于电流供应器21的(非零)保护电压，那么电连接到ic20的接脚202的保护电路20b确定为断开。如果第一电压vm1并非等于0或电流供应器21的保护电压，那么第二电流im2接着施加到ic20的接脚202，且第二电压vm2由电压计22来测量。第二电压vm2与第二电流im2之间的关系展示为以下等式，其中vesd2为二极管20b1的在第二电流im2施加到所述ic20的接脚202时测量的电压：

vm2＝vesd2+im2×resd(2)

以下等式可通过从等式(1)减去等式(2)来导出：

resd＝((vm1-vm2)-(vesd1-vesd2))÷(im1-im2)(3)

二极管20b1的电压vesd与施加到二极管20b1的电流im之间的关系展示为以下等式，其中is为反向偏压饱和电流，vt为热电压，且n为理想性因数：

在一些实施例中，当施加约1ma的电流im时，二极管20b1的电压vesd为约0.53v(对于硅二极管)或约0.18v(对于锗二极管)。替代地，当施加约100ma的电流im时，二极管20b1的电压vesd为约0.65v(对于硅二极管)或约0.30v(对于锗二极管)。基于以上内容，归因于二极管20b1的本质，即使电流im改变相对大程度，二极管20b1的电压vesd仍不显著地改变。通过选择接近于第一电流im1的第二电流im2，第二电压vesd2将大体上等于第一电压vesd1。在一些实施例中，第一电流im1与第二电流im2之间的差大于约300μa。在其它实施例中，第一电流im1与第一电压vm1的比率大于约1。在其它实施例中，第二电流im2与第二电压vm2的比率大于约1。因此，等式(3)可简化如下：

resd≈(vm1-vm2)÷(im1-im2)(5)

测试模块23连接到电流供应器21及电压计22以接收所施加电流及所测量电压。保护电路20b的总电阻resd可通过测试模块23基于所施加的第一电流im1及第二电流im2以及所测量的第一电压vm1及第二电流vm2来确定。举例来说，如果电阻resd通过测试模块23确定为0，那么此可指示电连接到ic20的接脚202的保护电路20b经短路连接。在其它实施例中，如果第一电压为vm1为0，那么此也可指示保护电路20b经短路连接。对于另一实例，如果电阻resd高于阈值参考值，那么此可指示电连接到所述ic20的接脚202的保护电路20b经断开。在其它实施例中，如果第一电压vm1高于阈值，那么此可指示保护电路20b经断开。作为另一实例，如果电阻resd是在0与阈值之间，那么此可指示电连接到ic的接脚202的保护电路20b良好或正常。在一些实施例中，测试模块23可类似于展示于图1中的测试模块12地实施。在一些实施例中，电压计22可集成到模块23中。测试系统2的其它组件可组合或集成在一起，或可经进一步再分。

在一些实施例中，ic可通过在不向ic供电情况下测量ic的接脚处的电压来测试，其中一旦所测量电压是在0与阈值之间，ic便被视为良好或正常的。然而，此测试方法可具有相对大的容许度。通过保护电路20b的所测量电压及总电阻resd两个确定ic20的接脚202的功能性的展示于图2中的测试系统2获得较高准确性及可靠性。

在一些实施例中，ic经供电并通过在线测试(in-circuit-test；ict)装备测试，且至少两个测试端子或衬垫在ict装备上指定以供测试。可指定仅一个接脚、一个端子或一个衬垫用于测试的展示于图2中的测试系统2可节省成本及时间。此外，与不可测量resd的值的ict装备相比较，展示于图2中的测试系统2获得较高准确性及精度。

图3说明根据本发明的一些实施例的测试系统3的框图。测试系统3包含待测试的ic30、电流供应器31、电压计32、测试模块33及载体34。

载体34由(例如)印刷电路板(pcb)形成，例如由纸类铜箔层合物、复合铜箔层合物或聚合物浸渍玻璃纤维类铜箔层合物形成。载体34可具有电互连件(图中未示)，例如再分布层(rdl)。

ic30位于载体34上。ic30包含内部电路30a及保护电路30b。在一些实施例中，内部电路30a可为数字电路、模拟电路、rf电路、mems、混合式信号电路或其组合。保护电路30b包含多个二极管。在一些实施例中，保护电路30b可进一步包含被动组件(例如电阻器)、主动组件(例如mosfet或bjt)或其组合。ic30进一步包含电连接到载体34上的导电衬垫的多个接脚301、302及303。在一些实施例中，ic30的接脚302与载体34的导电衬垫342之间的等效阻抗34a(包含接合于载体上的组件)可表示为通过如展示于图3中的电阻器rpr、电容器cpr及电感器lpr形成的电路。

电流供应器31连接到载体34的导电衬垫342用于施加电流到所述导电衬垫，且对应于所施加电流的电压通过电压计32来测量。

在操作期间，第一电流im1经由导电衬垫342施加到ic30的接脚302，且第一电压vm1通过电压计32来测量。电流供应器31可施加直流电(dc)，使得电容器cpr及电感器lpr的效应可被忽略。因此，第一电压vm1与第一电流im1之间的关系展示为以下等式，其中vesd1为二极管30b1的在第一电流im1施加到载体34的导电衬垫342时测量的电压，且resd为保护电路30b的总电阻：

vm1＝vesd1+im1×(resd+rpr)(6)

如果所测量第一电压vm1为0，那么等效阻抗34a或保护电路30b或两个可确定为经短路连接。如果所测量的第一电压vm1大体上等于电流供应器31的保护电压，那么等效阻抗34a或保护电路30b或两个可确定为断开。如果所测量的第一电压vm1并非等于0或电流供应器31的保护电压，那么第二电流im2接着施加到载体34的导电衬垫342，且第二电压vm2通过电压计32来测量。第二电压vm2与第二电流im2之间的关系展示为以下等式，其中vesd2为二极管30b1在第二电流im2下的电压：

vm2＝vesd2+im2×(resd+rpr)(7)

以下等式可通过从等式(7)减去等式(6)来导出：

resd+rpr＝((vm1-vm2)-(vesd1-vesd2))÷(im1-im2)(8)

二极管30b1的电压vesd与施加到二极管30b1的电流im之间的关系通过上文展示的等式(4)表示。在一些实施例中，当施加约1ma的电流im时，二极管30b1的电压vesd为约0.53v(对于硅二极管)或约0.18v(对于锗二极管)。替代地，当施加约100ma的电流im时，二极管30b1的电压vesd为约0.65v(对于硅二极管)或约0.30v(对于锗二极管)。基于以上内容，归因于二极管30b1的本质，即使电流im改变相对大程度，二极管30b1的电压vesd仍不显著地改变。通过选择接近第一电流im1的第二电流im2，第二电压vesd2将大体上等于第一电压vesd1。在一些实施例中，第一电流im1与第二电流im2之间的差大于约300μa。在其它实施例中，第一电流im1与第一电压vm1的比率大于约1。在其它实施例中，第二电流im2与第二电压vm2的比率大于约1。因此，等式(8)可简化如下：

resd+rpr≈(vm1-vm2)÷(im1-im2)(9)

测试模块33连接到电流供应器31及电压计32以接收所施加电流及所测量电压。保护电路30b的电阻resd与载体34的导电衬垫342与接脚302之间的电阻rpr的总和可通过测试模块23基于所施加的第一电流im1及第二电流im2以及所测量的第一电压vm1及第二电压vm2来计算。由于保护电路30b的电阻resd可经由展示于图2中的测试系统2计算，因此电阻rpr可通过从电阻resd与电阻rpr的总和减去电阻resd来获得。如果电阻rpr大体上等于载体34的电阻的预定参考值，那么载体34上的组件(导电衬垫342与接脚302之间)可确定为良好或正常的；否则载体34上的组件可确定为未通过测试或待进一步测试或替换。在一些实施例中，测试模块33可类似于展示于图1中的测试模块12地实施。在一些实施例中，电压计32可集成到模块33中。测试系统3的其它组件可组合或集成在一起，或可经进一步再分。

在一些实施例中，载体34上的组件是否正常地起作用通过在不计算载体34的电阻rpr的情况下检验所测量电压确定。与此等实施例相比较，展示于图3中的比较载体34的电阻rpr与参考电阻的测试系统3获得较高准确性及可靠性。此外，可无必要的是通过使用展示于图3中的测试系统3接通ic30或为所述ic供电用于功能性检查，所述测试系统可减小用于测试载体34的时间及成本。

在一些实施例中，载体34的电阻rpr可通过ict装备来测量，所述ict装备指定到载体34的两个节点的连接以进行测量。与使用ict相比，图3中的测试系统3可通过连接到仅一个节点而获得载体34的电阻rpr，其可减小用于测试载体34的时间及成本。

图4说明根据本发明的一些实施例的用于测试ic的操作的流程图。

参看操作s41，将第一电流im1施加到待测试的ic的接脚。在一些实施例中，第一电流im1可由电流供应器施加。

参考操作s42，在ic的接脚处测量对应于所施加第一电流im1的第一电压vm1。在一些实施例中，第一电压vm1可通过电压计来测量。

参看操作s43，检查第一电压vm1以确定第一电压vm1等于0抑或电流供应器的保护电压。如果第一电压vm1等于0，则电连接到ic的接脚的电路确定为经短路连接。如果第一电压vm1大体上等于电流供应器的保护电压，那么电连接到ic的接脚的电路确定为断开。

参考操作s44，如果第一电压vm1并非等于0或电流供应器的保护电压，那么将第二电流im2施加到ic的接脚以获得对应于所施加第二电流im2的第二电压vm2。在一些实施例中，第一电流im1与第二电流im2之间的差大于约300μa。在其它实施例中，第一电流im1与第一电压vm1的比率大于约1。在其它实施例中，第二电流im2与第二电压vm2的比率大于约1。

参考操作s45，ic的保护电路的电阻resd通过上文展示的等式(5)来计算。

参考操作s46，比较电阻resd与预定阈值以检查ic的接脚的功能性。如果电阻resd确定为0，那么电连接到ic的接脚的电路确定为经短路连接，且如果电阻resd高于阈值，那么电连接到ic的接脚的电路确定为断开；否则电连接到的ic的接脚的电路确定为正常。在其它实施例中，如果第一电压vm1为0，那么此也可指示电连接到ic的接脚的电路经短路连接，且如果第一电压vm1高于阈值，那么此可指示电路经断开。

在一些实施例中，ic的接脚是否正常地起作用通过在不计算保护电路的总电阻的情况下检验所测量电压来确定。与此等实施例相比较，通过所测量电压及保护电路的电阻resd两个确定ic的接脚的功能性的展示于图4中的测试操作提供较高准确性及可靠性。此外，可能不必要的是接通ic或对ic供电用于功能性检查，其可减小用于测试ic的时间及成本。

图5说明根据本发明的一些实施例的用于测试上面定位有ic的电路板(或其它载体)的操作的流程图。

参考操作s51，将第一电流im1施加到连接到ic的接脚的电路板的导电衬垫。在一些实施例中，第一电流im1可由电流供应器施加。对应于所施加第一电流im1的第一电压vm1在电路板的导电衬垫处测量。在一些实施例中，第一电压vm1可由电压计来测量。

参考操作s52，将第二电流im2施加到电路板的导电衬垫。对应于所施加第二电流im2的第二电压vm2在电路板的导电衬垫处测量。

参考操作s53，电路板的在导电衬垫与ic的接脚之间的总电阻rpr及ic的保护电路的电阻resd通过以上所展示的等式(9)来计算。由于ic的保护电路的电阻resd可通过展示于图4中的操作计算，因此电阻rpr可通过从电阻resd与电阻rpr的总和减去电阻resd来获得。

参考操作s54，比较电阻rpr与电路板的电阻的预定参考值。如果电阻rpr大体上等于电路板的电阻的参考值，那么电路板上的组件确定为良好或正常的；否则，电路板上的组件确定为未通过测试或将进一步进行测试或替换。

在一些实施例中，电路板的导电衬垫是否正常地起作用通过在不计算电路板的总电阻情况下检验所测量电压来确定。与此等实施例相比较，比较电路板的所计算电阻与参考电阻的展示于图5中的测试操作获得更高准确性及可靠性。此外，可不必要的是通过使用展示于图5中的测试操作接通ic或对ic供电用于功能性测试，其可减小用于测试电路板的时间及成本。

在一些实施例中，电路板的电阻rpr可通过ict装备来测量，所述ict装备指定到电路板的两个节点的连接以进行测量。与使用ict相比，图5中的测试操作可通过连接到仅一个节点而获得电路板的电阻rpr，其可减小用于测试电路板的时间及成本。

如本文中所使用，术语“大体上”、“大体”、“大约”及“约”用以描述及虑及小变化。当结合事件或情形使用时，术语“大体上”、“大体”、“大约”及“约”可指事件或情形精确发生的情况以及事件或情形近似发生的情况。举例来说，当结合数值使用时，术语可涵盖小于或等于那个数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％的变化范围。举例来说，当比较第一数值与第二参考数值时，如果第一数值位于小于或等于第二数值的±10％例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％的变化范围内，那么第一数值可被认为是“大体上”与第二数值相等或相同。

另外，有时在本文中按范围格式呈现量、比率及其它数值。可理解，此类范围格式是为了便利及简洁，且应灵活地理解为不仅包含明确地指定为范围限值的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

尽管已参考本发明的特定实施例描述并说明了本发明，但此等描述及说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内取代等效元件而不脱离如由所附权利要求书所界定的本发明的真实精神及范围。说明可不必按比例绘制。归因于制造工艺等等中的变量，本发明中的艺术再现与实际设备之间可存在区别。可存在并未特定说明的本发明的其它实施例。应将本说明书及图式视为说明性而非约束性的。可作出修改，以使特定情形、材料、物质组成、方法或工艺适应于本发明的目标、精神及范围。所有此类修改均意欲属于此处所附的权利要求书的范围内。尽管已参看按特定次序执行的特定操作描述本文中所揭示的方法，但可理解，在不脱离本发明的教示的情况下，可组合、再分，或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非在本文中特定指示，否则操作的次序及分组并非本发明的限制。