Устройство для контроля микросхем Советский патент 1992 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля цифровых узлов, в частности, для контроля микросхем, выполненых на основе КМОП-технологии.

Известно устройство для контроля интегральных микросхем, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, интегрирующий усилитель, блок регистрации и эталонную микросхему, входные зажимы которой подключены к выходу генератора импульсов, а выходные зажимы - к вычитающему входу блока сравнения.

Однако известное устройство не позволяет РЫЯВИТЬ скрытые дефекты у микросхемы, а осуществляет только контроль работоспособности микросхем.

Известно также устройство, содержащее контактные устройства для подключения микросхем, блок сравнения, соединенный с блоком задания ожидаемой информации, генератор импульсов, соединенный выходом с входом счетчика адреса, разрядные выходы которого соединены с адресными входами контролируемых микросхем, блок управления, который подключен к блоку задания ожидаемой информации,

Однако известное устройство характеризуется невысокой производительностью и сложно в реализации.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для выявления ненадежных микросхем, содержащее генератор динамических тестовых воздействий, источник питания, имитатор нагрузки, подключенные к контролируемой микросхеме, в общую цепь которой включен резистор, и анализатор формы сигнала, подключенный к резистору.

Однако известное устройство характеризуется ограниченными функциональЈ

СП

с о

о

ными возможностями, так как анализатор формы сигнала анализирует переходные процессы в моменты переключения логических элементов в цепи пита ния микросхемы при подаче тестовых воздействий,

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет увеличе1- ния количества контролируемых точек на характеристике тока объекта контроля, а также расширение области применения за счет возможности контроля других типов микросхем,

Устройство для контроля микросхем содержащее контролируемую микросхему, анализатор формы сигнала и резистор, первый вывод которого соединен с общим входом микросхемы и первым входом анализатора формы сигнала, а второй вывод соединен с общей шиной устройства, дополнено коммутатором, схемой запуска, источником логического О и генератором пилообразного напряжения, причем выход источника логического О соединен через коммутатор с одними сигнальными входами контролируемой микросхемы, а выход генератора пилообразного напряжения через коммутатор соединен с другими сигнальными входами и входом питания контролируемой микросхемы, и выход схемы запуска соединен с входом генератора пилообразного напряжения и вторым входом анализатора формы сигнала,

На фиг,1 приведена структурная схема устройства для контроля микросхем, на фиг. - структурная схема анализатора формы сигнала.

Устройство для контроля микросхем содержит источник логического О 1t генератор 2 пилообразного напряжения, коммутатор 3, схему k запуска, анализатор 5 формы сигнала контролируемую микросхему 6 и резистор 7, первый вывод которого соединен с общим входом микросхемы 6 и первым входом анализатора 5 Формы сигнала, второй вывод резистора 7 соединен с общей шиной устройства, выход генератора 2 пилообразного напряжения соединен с первым входом коммутатора 3, выход источника 1 логического соединен со вторым входом коммутатора 3, выходы которого соединены соответственно с CHI- налЬными входами и входом питания контролируемой микросхемы 6, а вы

5

0

5

ход схемы Ц запуска соединен с входом генератора 2 пилообразного напряжения и вторым входом анализатора 5 формы сигнала.,

Анализатор 5 формы сигнала содержит усилитель 8, аналого-цифровой преобразователь (.АЦП) 9, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 10, схему сравнения 11, счетчик 12, элемент И 13 и генератор 1k импульсов, который выходом соединен с первым входом элемента И 13, второй вход которого подключен к выходу схемы запуска и является вторым входом анализатора 5 формы сигнала, выход элемента И 13 соединен с управляющим входом ПЗУ Ю, со счетным входом счетчика 12, с входами опроса схемы сравнения 11 и АЦП 9, аналоговый вход которого через усилитель 8 подключен к точке соединения вывода резистора 7 и общей цепи контролируемой микросхемы 6, цифровой выход АЦП 9 соединен с первыми входами схемы 11 сравнения, вторые входы которой соединены с выходами 10, а адресные входы ПЗУ 10 соединены с выходами счетчика 12 (на фиг.2 информационные входы схемы 11 сравнения, адресные входы ПЗУ 10 и выходы ПЗУ 10 и источника 12 изображены одиночными линиями для того, чтобы не перегружать рисунок и для удобства чтения),

Устройство для контроля микросхем работает следующим образом.

По команде (например, от кнопки, которая на фиг.1 не показана) схема k запуска вырабатывает сигнал, в течение которого начинает работать анализатор 5 формы сигнала, генератор 2 пилообразного напряжения вырабатывает линейно-нарастаю,с Щее напряжение, и коммутатор 3 предварительно установлен таким образом, что одни сигнальные входы и вход питания контролируемой микросхемы 6 подключены через коммутатор 3

Q к выходу генератора 2 пилообразного напряжения, а другие - к выходу источника 1 логического О.

Под действием приложенных сигналов в контролируемой микросхеме 6 начинают протекать токи, которые стекаются в общую цепь микросхемы 6 и, протекая через резистор 7,создают на нем падение напряжения,пропорциональное токам, Ток в общей

0

5

0

5

цепи контролируемой микросхемы 6 изменяется в зависимости от величины пилообразного напряжения и свойств транзисторов, входящих в микросхему б.

Например, для микросхем на основ КМОП-технологии (полевых транзисторах) ток в общей цепи микросхемы 6 в начале действия пилообразного напряжения очень мал и является в основном емкостным током до достижения величины пилообразного напряжения, равного включению полевых транзисторов, затем когда начинаются процессы переключения транзисторов, ток в общей цепи микросхемы резко увеличивается и в зависимости от количества и качества полевых транзисторов, входящих в микросхему 6, имеет форму тока, свойственную данному типу контролируемой микросхемы 6, и после окончания процессов переключения транзисторов в микросхеме, ток в общей цепи контролируемой микросехмы 6 уменьшается и носит в основном емкостный характер

Таким образом, выделяемое напряжение на резисторе 7, пропорциональное протекающему току в общей цепи контролируемой микросхемы 6, несет информацию о происходящих процессах в микросхеме и отклонение формы напряжения у контролируемой микросхемы 6 от среднестатистической формы говорит о наличии в ней скрытых дефектов,

Использование пилообразного напряжения в качестве воздействующего сигнала иа вход питания контролируемой микросхемы 6 позволяет растянуть BQ времени процессы, происходящие в микросхеме,и тем самым обеспечить возможность измерить по точкам в цифровом виде всю характеристику тока и проанализировать (сравнить) ее со среднестатистическими более простыми средствами при более высокой точности.

Напряжение с резистора 7 усиливается усилителем 8 и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 9, который преобразует напряжение в цифровой код.

В течение времени действия сигнала от схемы k запуска элемент И 13 пропускает импульсы с генератора 14 импульсов на счетный вход счетчика 12 и на входы опроса аналого-цифро586106

вого преобразователя 9, постоянного запоминающего устройства 10 и схемы сравнения 11,

При поступлении импульсов с выхода элемента И 13 на счетный вход счетчика 12, он начинает формировать адреса, которые, поступая на адресные входы постоянного запоминающего

10 устройства 10, вызывают из него по , сигналу опроса значения среднестатистической формы характеристики для данного типа контролируемой микросхемы 6 (среднестатистические значе15 нип параметра для контролируемых типов микросхем предварительно занот сятся R постоянное запоминающее устройство 10, которое может быть реализовано, например, на БИС серии

20 «556 РТ и может быть сменяемым ), Аналого-цифровой преобразователь 9 также начинает по сигналу опросу выдавать в цифровом виде реальную форму характеристики, получаемую с к

25 контролируемой микросхемы 6,

Эти две информации, содержащие в себе форму тока для контролируемой и среднестатистической микросхем,поступают на информационные входы схе30 мы 11 сравнения,сравниваются (например, на логических элементах типа ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) и каждый раз результат сравнения опрашивается импульсом с выхода элемента И 13 Если инфор, мация с аналого-цифрового преобразователя 9 не совпадает с информацией с выходов постоянного запоминающего устройства 10, то схема 11 сравнения вырабатывает сигнал, который указы4Q вает на то, что в контролируемой микросхеме имеются отклонения и, следовательно, она является некачественной, т.е. потенциально неуадеж- ной.

45

Формула изобретения

1. Устройство для контроля микросхем, содержащее клеммы для подклю- чения объекта контроля, анализатор формы сигнала и резистор, первый вывод которого соединен с общим входом микросхемы и первым входом анализатора формы сигнала, а второй вывод соединен с общей шиной устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения области применения, в него введены коммутаторv

71

схема запуска, источник логического нуля и генератор пилообразного напряжения, причем выход источника логического нуля соединен через коммутатор с первыми сигнальными входами клемм для подключения объекта контроля, выход генератора пилообразного напряжения через коммутатор соединен с вторыми сигнальными входами и входом питания клемм для подключения объекта контроля, а выход схемы запуска соединен с входом генератора пилообразного напряжения и вторым входом анализатор формы сигнала.

2. Устройство по п.отличающееся тем, что анализатор формы сигнала содержит усилитель, аналого-цифровой преобразователь, постоянное запоминающее устройство, схему сравнения, счетчик,

586108

элемент И и генератор импульсов, который выходом соединен с первым входом элемента И, выход которого

с подключен к счетному входу счетчика, к входам опроса постоянного запоминающего устройства, аналого- цифрового преобразователя и схемы сравнения, первые информационные

Ю входы схемы сравнения подключены к входам аналого-цифрового преобразователя, а вторые - к выходам постоянного запоминающего устройства, адресные входы которого соединены

U с выходом счетчика, аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя соединен через усилитель с точкой соединения одного вывода резистора и общей цепи контролируемой микросхемы, установочные входы счетчика и

20

второй вход элемента И подключены к выходу схемы запуска,

Устройство содержит источник логического О, генератор 2 пилообразного напряжения, коммутатор 3, схему запуска 4, анализатор 5 формы сигнала, контролируемую микросхему 6, резистор 7 с соответствующими связями. 2 ил.