一种集成电路芯片封装测试系统

本发明涉及电子技术与具体实物操作领域，具体地说是一种通过控制继电器通断测量电容充放电的时间，判断芯片封装各引脚间电阻值和电容值的全自动测试系统，适用于任何芯片封装。

背景技术：

随着集成电路越来越复杂的工艺发展，工艺尺寸的不断减小，芯片工作速度的增加，芯片的引脚越来越多，引脚间距越来越小，人工点触式测量往往工作量巨大，难度上升，且容易疏漏，测试存在误差等。封装引脚间的电阻值和电容值可以反映集成电路封装的连接性以及封装内部的电气特性，传统的电阻电容测试方法利用谐振电路，将电阻电容值转换为谐振频率，通过adc采集得到谐振频率从而计算得到电阻值或电容值，但adc采集会引入大量的噪声和误差，电阻电容的测试精度有限。同时，市面上的集成电路芯片封装测试系统专用性强，一种测试系统仅能测试一种特定的芯片封装，无法适用于不同芯片封装的检测。

技术实现要素：

本发明的目的是针对日趋复杂的集成电路芯片封装中电阻值和电容值的全自动测量而提出的一种集成电路芯片封装测试系统，旨在：

(1)自定义集成电路芯片封装测试中的测试顺序和判断标准值；

(2)通过程控继电器的通断，构成芯片未上电时，各引脚间的电容充放电回路，测量电容充电时间，求得当前引脚间的电阻值或电容值；

(3)将测量得到的电阻值或电容值与标准值对比后，通过外接lcd显示屏显示电阻或电容检测结果，并判断是否符合要求。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种集成电路芯片封装测试系统，该系统包括：单片机模块、fpga模块、lcd触摸显示模块、电阻检测模块、电容检测模块、继电器模块及待检测芯片封装模块，所述fpga模块与单片机模块连接；lcd触摸显示模块与单片机模块连接；电阻检测模块与fpga模块连接；电容检测模块与fpga模块连接；继电器模块分别与电阻检测模块、电容检测模块连接；待检测芯片封装模块与继电器模块连接；其中：

所述电阻检测模块和电容检测模块具体电路相同，其具体电路包括电容充放电电路和比较器电路，所述电容充放电电路由电阻r1、电阻rz、继电器k1、电容c1、电阻r2及继电器k2组成，电阻r1的一端连接电源、另一端连接继电器k1，继电器k1的另一端连接电阻rz，电阻rz的另一端连接电容c1的充电端，电容c1的另一端连接地，电容c1的充电端连接电阻r2，电阻r2的另一端连接继电器k2，继电器k2的另一端连接地；

所述比较器电路包括比较芯片u1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9及电阻r10，其中比较芯片u1的3脚连接电阻r7和电阻r8的一端，电阻r7的另一端连接比较芯片u1的1脚，电阻r8的另一端连接电阻r9和电阻r10的一端，电阻r9的另一端连接电源，电阻r10的另一端连接地，比较芯片u1的2脚连接所述电容充电电路中电容c1的充电端和电阻r3的一端，电阻r3的另一端连接比较芯片u1的5脚，比较芯片u1的6脚连接电阻r5和电阻r6的一端，电阻r5的另一端连接电源，电阻r6的另一端连接地；比较芯片u1的4脚连接地，比较芯片u1的7脚连接电阻r4的一端，电阻r4的另一端连接比较芯片u1的5脚，比较芯片u1的8脚连接电源；

电阻r5和电阻r6分压得到比较低电平，电阻r9和电阻r10分压得到比较高电平，本发明通过检测比较芯片u1的1脚和7脚输出电平，得到电容c1电压由低电平充电至高电平的时间，计算得到引脚间的电阻值或电容值，实现了判断并显示芯片各引脚间的电阻值和电容值的全自动检测功能。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在选通芯片封装中电阻或电容时，选用继电器而非模拟开关，即仅用纯机械连接方式构成回路，有效防止信号串扰。

(2)本发明通过直接检测电阻电容的充电时间，可实现1ω的电阻测试精度，10nf的电容测试精度。

(3)本发明原理清晰易懂，模块体系功能明确，集成便捷。对于不同封装不同引脚的芯片，只需更改待检测芯片封装的底座以及配套部分代码，即可实现功能。

(4)本发明采用触摸屏自定义检测顺序和判别标准，可以轻松，快速，准确的完成测量，并通过显示屏进行结果展示，有效降低人工成本与测试误差。

(5)本发明在工作时，待检测芯片不需要供电，若为直插型芯片则不需要焊接，有效降低测试过程中误操作对芯片造成的危害。

(6)本发明可通过按键实现系统复位，方便安全。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中的电阻检测模块具体电路原理图；

图3为本发明中的电容检测模块具体电路原理图；

图4为本发明实施例中的继电器模块与电阻检测模块、电容检测模块及待检测芯片封装模块具体连接方式示意图。

具体实施方式

实施例

以m4a芯片封装为待检测芯片封装为例，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参阅图1，本实施例中单片机模块1采用gd32f450ikh6型单片机，fpga模块2采用gw2alv55pg484型fpga，以所述单片机和fpga为控制核心实现一个集成电路芯片封装测试系统即检测芯片封装内部电阻电容值的全自动系统。本实施例中待检测芯片封装模块7采用m4a芯片封装，所述m4a芯片封装为256脚封装，在系统板上有封装底座，测试时插上即可，对芯片无焊接等损伤。本实施例中继电器模块6共有516个继电器，516个继电器与fpga的引脚相连，通过fpga直接控制516个继电器的通断。fpga模块2与单片机模块1相连，fpga模块2与电阻检测模块4相连，fpga模块2与电容检测模块5相连，fpga模块2接受单片机模块1自定义的检测顺序与检测标准，控制继电器模块6的通断，构成m4a芯片未上电时，m4a芯片封装256个引脚间的电阻电容充放电回路，fpga模块2计算得到电阻检测模块4和电容检测模块5的检测结果，并将检测得到的电阻值和电容值回传给单片机模块1，最后通过lcd触摸显示模块3显示检测结果，并将检测结果与标准值对比，判断是否符合标准。lcd触摸显示模块3与单片机模块1直接连接，用于用户检测时交互，包括：芯片信息、开始检测、暂停检测、停止检测、检测顺序、测试标准、当前测试进度，以及测试结果显示。本发明各模块均可单独工作、关闭或者拆下，互不干扰。

参阅图2，电阻检测模块4与fpga模块2和继电器模块6相连，本实施例采用sgm8745比较器芯片u1，通过构建滞回比较电路实现电阻电容充电时间检测，通过充电时间计算得到电阻值。电阻rz的a端与c端分别与继电器模块6相连，fpga模块2控制电阻检测模块4的继电器k2闭合，电容c1放电，保证电容c1上无电荷积累。充分放电后，通过fpga模块2控制继电器k2断开，继电器k1闭合，电容c1通过电源电压和电阻rz充电，电源电压通过电阻r5和电阻r6分压得到低电平vlow，电源电压通过电阻r9和电阻r10分压得到高电平vhigh，sgm8745比较器芯片u1将电容c1两端的充电电压与高电平vhigh和低电平vlow比较，输出比较结果。通过fpga模块2检测sgm8745比较器芯片1脚和7脚的两个输出电平，得到电容c1由低电平vlow充电至高电平vhigh的充电时间，当电容c1值已知时，计算可得电阻rz阻值。计算公式如下：

本实施例采用电源电压为1.8v，设置高电平vhigh为1.291v，低电平vlow为0.185v，电阻r1取100ω。测试电阻rz阻值时，电容c1取值440nf。

参阅图3，电容检测模块5与fpga模块2和继电器模块6相连，本实施例采用sgm8745比较器芯片u1，通过构建滞回比较电路实现电阻电容充电时间检测，通过充电时间计算得到电容值。电容c1的b端与d端分别与继电器模块6相连，其余电路原理图与电阻检测模块相同。当电阻rz阻值已知时，计算可得电容c1的电容值。计算公式如下：

本实施例采用电源电压为1.8v，设置高电平vhigh为1.291v，低电平vlow为0.185v，电阻r1取100ω。测试电容c1的电容值时，电阻rz取值1kω。

参阅图4，继电器模块6包括512个继电器、2个电阻检测模块选通继电器和2个电容检测模块选通继电器，共516个继电器。本实施例m4a芯片共256个引脚，每个引脚的一端需连接电阻检测模块4的a端和电容检测模块5的b端，另一端需连接地，因此共需512个继电器构成各个引脚的电阻电容充放电回路，继电器s5～s516共同构成所述512个继电器。继电器s1和继电器s3构成所述2个电阻检测模块选通继电器，继电器s1连接电阻检测模块4具体电路的a端，继电器s3连接电阻检测模块4具体电路的c端，实现待检测芯片封装模块7各引脚间的电阻检测。继电器s2和继电器s4构成所述2个电容检测模块选通继电器，继电器s2连接电容检测模块5具体电路的b端，继电器s3连接电容检测模块5具体电路的d端，实现待检测芯片封装模块7各引脚间的电容检测。采用继电器而非模拟开关，旨在采用纯机械方式进行电路的连接断开，有效防止信号串扰。