Power- und Analogtests
Allen Anforderungen gerecht werden
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Digitale Regelung
Hinzu kommen weitere Vorteile wie:
- Einstellbares Regelverhalten (Flanken-Anstiegsgeschwindigkeit und -Bandbreite): Dadurch ist eine sehr gute Anpassung an verschieden Lastfälle ohne Überschwinger möglich.
- Anpassung an induktive, kapazitive oder resistive Lasten wird möglich.
- Es lassen sich sehr kurze Hochstrompulse erzeugen – auf den jeweiligen Lastfall optimiert.
- Sehr kurze Power-Pulse bedeuten wenig Bauteilerwärmung, es gibt aus diesem Grund wenig thermischen Drift, stabile Messergebnisse von nachfolgenden Messungen sowie insgesamt eine hohe Testausbeute.
Die Bilder 4a und 4b zeigen das Regelverhalten mit einstellbarer Signalbandbreite (Bild 4a) und mit einstellbarer Slewrate für Strom und Spannung (Bild 4b). Die Werte sind frei programmierbar, die Einstellung ist dabei über eine einzige Codezeile möglich, die im Bild dargestellt ist.
Die Bilder 4a und 4b zeigen das Regelverhalten mit einstellbarer Signalbandbreite (Bild 4a) und mit einstellbarer Slewrate für Strom und Spannung (Bild 4b). Die Werte sind frei programmierbar, die Einstellung ist dabei über eine einzige Codezeile möglich, die im Bild dargestellt ist.
Bild 5 zeigt den nahtlosen Übergang von Spannungs- auf Stromforcierung mit den im Bild dargestellten Einstellungen. Das bietet folgende Vorteile:
- Sauberes Signal
- Keine Einbrüche, die zu einem Bauteil-Reset führen könnten
- Sehr schnelle Testzeiten möglich, da der komplette Ablauf nur wenigen Millisekunden dauert
- Beispiel für Modewechsel sind Spannungsreglertests, die in Load regulation und Line regulation unterschieden werden. Load regulation: Verschiedene Lastströme am Ausgang ziehen und dabei die Ausgangsspannungsänderung nachmessen. Line regulation: Verschiedene Eingangsspannungen am Eingang einstellen und die Ausgangsspannung nachmessen. Die Spannung sollte dabei jeweils konstant bleiben.
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Signalvergleich analoge versus digitale Regelung
Bild 6a zeigt einen Oszilloskop-Auszug mit minimalen Pulszeiten von etwa 300 µs mit etwa 150 µs Signaleinschwingzeit. Bild 6b zeigt einen Oszilloskop-Auszug mit minimalen Pulszeiten von etwa 100 µs mit etwa 30 µs Signaleinschwingzeit.
Traditionelle versus schnelle Strombegrenzung
Bild 7 zeigt einen Oszilloskop-Auszug mit einem Kurzschlussstrom-Impuls von etwa 50 µs. Das Problem ist, dass die freigesetzte Energie zu verbrannten Probenadeln oder Sockelkontakten führen kann. Bild 8 zeigt einen Oszilloskop-Auszug mit einem Kurzschlussstrom-Impuls von kleiner 1 µs. In diesem Fall wird die Hardware nicht beschädigt.
Durchführen von Hochstromprüfungen
Wichtig bei Hochstromtests ist eine gute niederohmige Signalanbindung des DUTs (Device under Tests) an die Hochstromquelle. Über eine integrierte programmierbare Kelvin-Testeinheit kann zu jeder Zeit im Testprogramm der Spannungsabfall auf der stromführenden Signalleitung (Force) nachgemessen werden. Falls der Spannungsabfall einen programmierten Schwellenwert übersteigt, wird die Powerquelle automatisch abgeschaltet und der Anwender alarmiert, um Schädigungen an der Loadboard-Hardware zu vermeiden. Schädigungen können zum Beispiel starke Erwärmung und Materialschädigung bei schlechten Kontakten sein.
Der Schwellenwert lässt sich getrennt für die Strom-Zuleitung als auch für die Rückleitung definieren:
- rdi.dc().pin(FVI16).forceDropMax (5.0 V).
- returnDropMax(2.0 V).execute();
Der Schwellenwert wird auf 5 V programmiert und zur Veranschaulichung wird eine Stromrampe an einem Widerstand forciert (sie soll den Leitungswiderstand simulieren). Ein höherer Strom oder höherer Widerstand aufgrund eines schlechten Kontakts bedeutet auch einen Spannungsabfall zwischen Force und Sense. Sobald zwischen Force und Sense eine Differenz von 5 V in der Quelle erkannt wird, schaltet sie automatisch ab. Die Quelle kann maximal 7 V auf der High- sowie auch auf der Low-Seite ausregeln. Der Prozess ist in Bild 9 dargestellt.
Die stetig fortschreitende Integration von Funktionsblöcken der zu testenden Halbleiter führt zu immer komplexer werdenden Prüfprogrammen. Heutige Testprogramme besitzen ca. 5000 bis 8000 unterschiedliche Messergebnisse. Um die Testkosten gering zu halten, werden viele Bauteile parallel geprüft. Aufgrund Hardware-optimierter Abläufe in der Testsystem-Hardware lassen sich analoge Messungen und Power-Messungen im Durchschnitt im Bereich von einer bis zwei Millisekunden realisieren.
Der Autor
Toni Dirscherl
studierte Elektrotechnik an der FH München und trat 1997 als Entwichklungsingenieur im Bereich analoger DPS Komponenten bei SZ Testsysteme ein. Nach drei Jahren Auslandsaufenthalt als Senior Applikationsingenieur bei SZ Inc und Credence in San Jose/Kalifornien von 2001 – 2003 übernahm er die Position als Produkt Markteing Ingenieur bei Credence-SZ GmbH. Seit der Übernahme von Credence-SZ durch Advantest im Jahre 2008 betreut Toni Dirscherl als Produkt Manager die Analog- und Power-Lösungen von Advantest.
toni.dirscherl@advantest.de
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