测试基础篇-开短路测试基本原理

    |     2015年3月12日   |   原创分享   |     0 条评论   |    6626

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  开短路测试,是测试工程师需要掌握的最基本的技能,通常被称为continuitytest 或者open/short test。开短路测试的原理,其实是基于产品本身管脚的ESD防静电保护二极管的正向导通压降的原理进行测试。

   通常可以或者需要进行开短路测试的器件管脚,对地或者对电源端,或者对地和对电源,都有ESD保护二极管,利用二极管正向导通的原理,就可以判别该管教的通断情况。

  如下图1所示,如果要测试Pin1对地的开短路,可以从Pin1处抽取一个电流I1(通常在几十微安到几个毫安),然后测量V1电压,以下不同情况下的测量情况:

  *如果Pin1正常连接,则Pin1和地之间,将存在一个压差,其大小即为Pin1与地之间的ESD二极管的导通压降,大约在0.6V左右。如果考虑电压方向,则V1电压的测量结果大约为-0.6V左右。

  *如果Pin1出现开路现象,则ESD二极管被断开,Pin1和地之间的电阻相当于无穷大,则在抽取电流I1时,V1的电压将无限小(负压),当然实际上该电压会受测试源本身存在的钳位电压(Clamp voltage),或者受电压量程档位电压限制达到一个极限,比如-2V,则测试到的V1电压大约为-2V左右。

  *如果Pin1与地存在短路现象,则ESD二极管被短路,Pin1和地之间的电阻接近为0欧姆,此时不论I1的电流为多少,V1的电压都接近等于0V。

esd diodes  同样的原理,如果要测量Pin1和Vdd之间的通断情况,则可以将Vdd通过测试源加到0V,利用I2电流和二极管D2的正向导通压降进行测量和判断。此时要注意I2的电流方向和I1的电流方向正好相反,此时V1的电压为正电压。

  如果要判断所有管脚之间的是否存在短路现象,则可以在测试某一个管脚,比如Pin1的时候,将其余管脚全部接地或加0V,继续按照开短路的测量方法进行测试,如果有Pin1和其它任意管脚存在短路现象,由于其它管脚都被接地,则Pin1也被短路到地,V1的测量电压将近似为0V。

   如果器件管脚较多的时候,又需要考虑检测管脚之间(Pin to Pin)的短路现象,需要将所有管脚接地,然后依次为每个管脚进行开短路测试,则需要花费较多的测试时间。测试机本身一般会有测试源的并行测试能力,可以同时利用多个测试源,对多个测试管脚进行并行测试,但是,同时测试的这些管脚之间,如果存在短路现象,则无法判别出来。为了提高效率,还有一些折衷办法,考虑到通常管脚之间短路都发生在相邻管脚之间,所以,可以将相邻管脚进行交叉并行测试。比如,先将Pin1/3/5/7/9接地,Pin2/4/6/8/10进行并行测试;然后,再将/4/6/8/10先接地,Pin1/3/5/7/9Pin2进行并行测试。

  如果期间管脚本身不存在ESD保护二极管,则无法使用该方法进行开短路测试。但是,有一些特殊情况也要考虑,比如一些器件的散热部分(expose pad),也需要接测试源,判断其并未与其它管脚短路,此时测试的正常结果反而应该是开路。

   在进行开短路测试的时候,得到开短路测试值,只是第一步,还需要设定对应的测试规范来进行判定。此时一定要注意设定合理的测试规范,避免由于规范设置不当导致误判。比如,进行开短路测试的时候,开路电压测试结果为-1.0V(钳位电压设置为-1V),而测试规范为-1.2V~-0.2V,此时将无法将开路的情况筛选出来。此时应该将钳位电压设置为-1.2V以上,或者,将规范的下限设置为大于钳位电压,比如-0.9V。

  另外,由于一些特殊的需要,管脚处的ESD保护部分比较特殊,可能是多个二极管串联,或者是除二极管之外,还有其它东西存在,比如电阻、电容等。电阻的特性比较简单,只是多叠加了一个电压,电容的存在则会复杂一些,影响也较大,后面我将专门写一片文章来表述电容对测试的影响。
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