張鵬輝

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

一種低壓差線性穩(wěn)壓電路的并行測試方法

張鵬輝

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

介紹了一種特別的低壓差線性穩(wěn)壓電路，以及針對該電路的測試方法。該電路的特殊之處在于圓片上所有管芯的輸出端短接在一起，無法直接用常規(guī)方式進行多工位并行測試，需要使用浮動電源對每個工位進行隔離測試。同時在測試方案中加入了自校準功能，可以在長期大規(guī)模測試中有效地保證測試準確性，避免因測試系統(tǒng)出現(xiàn)異常造成誤測。

低壓差線性穩(wěn)壓電路；測試；自校準測試

1 引言

低壓差線性穩(wěn)壓電路（LDO）是常見的電源器件，該類電路在生產(chǎn)和銷售過程中對成本較為敏感。而降低晶圓測試成本、提升晶圓測試效率可以有效幫助客戶提高產(chǎn)品競爭力，為此必須采用多管芯并行測試的方法，然而對于一些特殊的低壓差線性穩(wěn)壓電路，多管芯并行測試有一定難度。

2 一般低壓差線性穩(wěn)壓電路介紹

2.1電路基本功能介紹

典型的低壓差線性穩(wěn)壓電路有輸入、輸出、公共端三個管腳，在晶圓上還會有一些小接觸點，這些接觸點之間有可以熔斷的鋁條，用于基準電壓修調(diào)。其典型的管芯圖如圖1所示。

圖2是一般的低壓差線性穩(wěn)壓電路的應(yīng)用圖，該電路工作時，從IN腳輸入未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓，從OUT端穩(wěn)壓輸出，輸出值可通過晶圓上的熔絲進行調(diào)整。

2.2基本晶圓測試方法介紹

一般的低壓差線性穩(wěn)壓電路，主要關(guān)注其輸出電壓參數(shù)以及一些工作電流、負載電流、輸出線性度等參數(shù)，這里不詳細介紹。在中測時多采用多管芯并行測試的方法降低測試成本，4顆被測電路的輸入和輸出端口分別連接測試機電壓電流源，同時施加條件和測試，測試完成后根據(jù)測試結(jié)果對被測的4顆電路進行熔絲修調(diào)，修調(diào)完畢后重新測試輸出電壓是否在規(guī)范要求之內(nèi)。這種方法可以有效地提升測試效率，但對于部分特殊的低壓差線性穩(wěn)壓電路不適用。

圖1 典型低壓差線性穩(wěn)壓電路管芯圖

圖2 典型低壓差線性穩(wěn)壓電路應(yīng)用圖

3 一種特別的低壓差線性穩(wěn)壓電路介紹

3.1電路晶圓介紹

通常情況下，被測電路在晶圓上是獨立的，不存在電氣連接。然而該電路所有電壓輸出端口在晶圓上全部短接在一起，用普通的方法進行多管芯并行測試時各個電路間的輸出會互相干擾，導(dǎo)致測量結(jié)果有較大誤差。如圖3所示，當采用常規(guī)方式進行并行測試時，4顆電路的輸出端口在晶圓上已經(jīng)短接在一起，輸出電流會經(jīng)由晶圓上的連接互相流通，最終將會測試出同一個錯誤輸出電壓值。相應(yīng)的其工作電流、負載電流、線性度等其他參數(shù)也無法正常測試。

3.2對輸出端口進行隔離測試

通過對測試電路的分析，可以看出必須對輸出端口進行隔離才能進行并行測試，因為在晶圓上的電壓輸出端口短接在一起無法斷開，必須在接地端對并測管芯隔離處理，通過使用浮動電源測試達到這一目標。

如圖4所示，兩個管芯并行測試時，兩個管芯的接地端口分別接不同的浮動電源負端。測試時，OVC1+和OVC1-之間、OVC3+和OVC3-之間同時施加5.0 V電壓，分別在OVC2+和OVC2-、OVC4+和OVC4-之間測試輸出電壓，在晶圓端實際上OVC2+和OVC4+是短接在一起的，但由于相應(yīng)的接地端接入不同電源的負端，所以可以準確地測試出各個管芯的輸出電壓、輸出電流等，而不會造成相互干擾。

圖3 用常規(guī)方式對該電路進行并行測試

圖4 通過浮動電源對并測管芯隔離

4 芯片的自校準測試

4.1傳統(tǒng)的校準方式

一般情況下的校準方式是采用樣品電路在每次上機測試前進行數(shù)據(jù)比對，這種校準方式的優(yōu)勢在于簡單易操作，只需要幾顆標準樣品電路，對操作人員進行簡單培訓后就可以應(yīng)用。但在大規(guī)模生產(chǎn)測試中，這種校準方式有幾個弱點。

首先，如果有多臺機同時測試同一批電路，則每臺機在開批前都要進行手工校準，浪費大量測試時間，并提高了人工成本。

其次，每批電路只校準一次，如果在測試過程中測試機發(fā)生故障造成測試值偏差的風險無法控制。

另外，校準過程中需要多次插拔樣品電路，易造成測試板上的相應(yīng)接口損壞，如果測試人員校準后忘記取掉樣品電路，將會造成質(zhì)量事故。

4.2測試板卡集成自校準電路

4.2.1 自校準電路介紹

選用低電壓可調(diào)精密基準源電路D432作為自校準的基準電壓源。D432是一塊熱穩(wěn)定性較好的低電壓三端精密可調(diào)基準源電路，它的低溫度系數(shù)及低輸出阻抗使其在應(yīng)用中可以替代齊納二極管來使用。該電路外接兩電阻后，可輸出1.24~16 V之間任意電壓值。其典型的應(yīng)用方式見圖5。

圖5 高精度可調(diào)基準源D432的典型應(yīng)用

從Vin端輸入15 V直流電壓，通過調(diào)整R1與R2阻值，可在Vout端得到一個精確電壓，在板卡調(diào)整完畢后這個Vout電壓就可以作為測試基準對測試系統(tǒng)進行校準。

4.2.2 將自校準部分集成到測試板卡內(nèi)

圖6是集成自校準部分的測試電路，測試時先通過調(diào)整電阻R12將可調(diào)基準源的輸出調(diào)整為被測低壓差線性穩(wěn)壓電路電壓輸出的目標中心值，然后閉合繼電器K14，將基準源輸出切換到系統(tǒng)測量源上，測試程序把測量源測到的值與標準值進行比較，如果誤差在質(zhì)量要求范圍內(nèi)再進行下一步測試，否則判斷為失效，提醒操作人員檢查系統(tǒng)和板卡再重新校準。

系統(tǒng)測量源校準完畢后，斷開繼電器K14，閉合繼電器K1、K2、K4、K6，被測電路的輸出端Vout通過一個運算放大器OP1連接到OP3的負輸入端，而基準源D432的輸出通過OP2連接到OP3的正輸入端，將被測電路的輸出Vout和基準源的輸出電壓Vref之間的差值放大K倍，輸出電壓記為Vdela，然后測試程序通過測試機測量源讀取Vdelta值。放大倍數(shù)K取決于K3、K4、K5切換的不同電阻，分別有33倍、51倍、100倍三種，在K4閉合的情況下，通過輸出差值與輸入的放大關(guān)系公式（1）可以計算出Vout的值。

4.3測試系統(tǒng)和測試程序

選用某集成電路測試系統(tǒng)，系統(tǒng)配置有16路直流電壓電流單元（OVC），最大輸出/測量電壓12 V，最大輸出/測量電流300 mA；4路大功率直流電壓電流單元（PVC），最大輸出/測量電流為1 A，最大輸出/測量電壓為32 V；1塊32路數(shù)字信號輸出/測量資源板（AC32），最大測試頻率20 MHz；1塊時間測量單元板（TMU），內(nèi)置4路時間測量單元，可以測試各種時間參數(shù)，同時該板還帶有32路繼電器控制位；另外該系統(tǒng)還有5 V、24 V固定電源等資源。測試程序的基本流程如圖7所示。

圖6 集成自校準的測試電路

圖7 測試程序流程圖

4.4多SITE測試的其他注意事項

多SITE測試時，首先要保證針卡平整度，尤其是負載電流參數(shù)的測試，要求所有輸出端口的探針接觸電阻有較高一致性，否則會帶來測試誤差。另外，在進行針卡PCB布線時，對卡板進行覆地處理，可以有效減少各SITE之間的互相干擾問題。在生產(chǎn)測試中，要注意檢查測試系統(tǒng)的外殼接地情況。

5 測試結(jié)果與效率

通過采用帶有自校準部分的4管芯并行測試方案，最終總測試時間為700 ms，加上探針臺走步時間，每秒可以完成4顆管芯的測試，相比單管芯測試，每片可提高測試效率300%。同時，采用自校準可以有效保證測試質(zhì)量，減少操作人員上機時用樣品電路手工校準所浪費的工時。

6 結(jié)束語

在測試方案設(shè)計中，通過對浮動電源的合理使用，達到了對輸出腳短接在一起的多個低壓差線性穩(wěn)壓電路管芯并行測試的目的，同時采用自校準技術(shù)，減少了工時損失，提高了測試效率，降低了測試成本，并降低了發(fā)生質(zhì)量事故的可能性。

[1] Alan Hastings. The Art of Analog Layout[M]. Pearson Education,Inc. Prentice Hall,Inc. 2001.

[2] Behzad Razavi. Design of Analog CMOS Integrated Circuits[M]. 西安：西安交通大學出版社，2003.

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[4] Ocean Deng, Daniel Chien. TR6800 Tutorial[M]. IC Tester FAE, Test Reserch Inc.

The Multi-Site Test of LDO IC

ZHANG Penghui
（China Electronics Technology Group Corporation No.58Research Institute,Wuxi214035,China）

The paper introduces a special low dropout regulator circuit, and according to the testing method for the circuit. The special feature of the circuit is the disk all the core tube output shorted together, can not be directly used conventional methods of multi station parallel test, need to use a floating power supply isolation test of each station. At the same time in the test solution is added in the self calibration function, can be in the long-term and large-scale tests effectively guarantee the accuracy of the test, to avoid testing system is abnormal caused by measuring error.

LDO IC; multi-site test; self calibration

TN407

A

1681-1070（2014）12-0008-03

2014-09-23