半导体测试基础 - OS测试

前言

开路与短路测试(OS测试,Open-Short Test)用于验证测试系统与器件所有引脚的电接触性,同时避免与其他引脚或电源(地)发生短路。

这种测试能快速检测出被测物(DUT)是否存在电性物理缺陷,如引脚短路、bond wire 缺失、引脚静电损坏以及制造缺陷等。此外,OS测试还能发现与测试配件相关的问题,比如ProbeCard或器件的Socket接触不良等。

NI测试设备

测试方法

OS 测试的过程是借用对 VDD 和对地保护二极管进行的。一般有两种测试方法,一种是用 PMU 灌入电流测电压;一种是用功能测试的方法提供 VREF,形成动态负载电流再测电压的。

OS 测试 - 静态法

串行 / 并行静态法测试 OS,实际上就是灌入电流测电压,因为这个电流会让上下某个保护二极管发生正偏,所以可以通过检测正偏压降来测出开短路异常。

施加正电流使对电源二极管正偏的测试示意图如下:

Maximum Power Dissipation

测试流程如下:

  1. 将 DUT 所有引脚(包括电源和地)接地。

  2. PMU 给引脚施加电流(约 100µA)。

  3. 检测引脚电压

    1. 高于 VOH(+1.5V):Fail(Open)

    2. 低于 VOL(+0.2V):Fail(Short)

    3. 其他区间(正偏电压,比如 0.65V):Pass

施加负电流使对地二极管正偏的测试示意图如下:

Maximum Power Dissipation

测试流程如下:

  1. 将 DUT 所有引脚(包括电源和地)接地。

  2. PMU 给引脚施加电流(约 -100µA)。

  3. 检测引脚电压

    1. 高于 VOH(-0.2V):Fail(Short)

    2. 低于 VOL(-1.5V):Fail(Open)

  4. 其他区间(正偏后的压降约 -0.65V):Pass

由于PMU提供恒定电流,因此需要使用电压钳来限制开路引脚测试时可能产生的无限大电压。在将电压钳设定为3V时,那么测量对应的一个引脚处于开路状态,其测试结果将显示为3V。

这种方法适用于测试信号IO引脚,但不适用于测试电源引脚。尽管电源引脚也可以在开路条件下进行测试,但由于其内部结构不同,需要设置不同的测试限制。

OS测试的特点

综上所述,OS静态测试具有以下特点:

  • 串行法:每次只测试一个引脚,步骤简单但效率较低,适用于引脚较少的被测物(DUT)。

  • 并行法:需要测试系统配备 PPMU ,但存在无法检测相邻引脚短路的缺点。

    • 解决方法是分两次测试,例如第一次测试 1357 引脚,第二次测试 2468 引脚。
  • 测试一般通过施加电流并测量电压来进行测试。

参考文章

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