使用PXI设备做IC的开短路测试

1、 为什么需要Opens和Shorts测试？
开短路测试（也称为连接性或接触测试），在设备测试阶段，连接性测试会应用于DUT的所有信号引脚，以确保DUT的所有信号引脚都没有彼此相连，也没有与电源或地连接。
设备的成本与测试设备所需的时间有很大的关系。最快减少每个设备平均测试时间的方法之一是尽早发现到有问题的设备。开短路测试可以很快的定位一些基础问题，比如设备是否有短路引脚，是否缺失bond wires，是否有由静电导致的引脚损坏，工业缺陷等等。
开短路测试可以排查到测试系统是否存在一些问题，如探针卡或设备插座是否连接正确。
2、 静态串行开短路测试方法
一般开短路测试的测试条件不会写在设备规格书或数据表中，该测试方法和数据具有规定好的参数标准和测试流程。
开短路测试，首先需要将设备的所有引脚接地，包括电源和地引脚。然后，将PMU与某个设备引脚连接，并施加一个电流值，该电流将使一个保护二极管中正向偏压（如下图所示）。负电流将二极管正向偏置到地；正弦电流将二极管偏置到VDD。这个电流值可以被赋值为100uA-500uA。一旦施加了电流，由于二极管的板胡架构，会对偏置电压造成一定的压降（通常0.65V）。这个感测到的压降可能会由于使用不同的技术和设计有变化，不过0.65V是大多数设备硅材料的偏置电压。
当PMU被编程为输出电流时，在测试开路引脚时，需要提前设定好电压钳位以便限制产生较大的电压值，造成设备的损坏。开短路测试的一般设置的钳位值为3V。当一个开路的引脚被测试时，系统最高输出的电压值为3V。
串行/静态开短路测试的优势是它陪随着DC测试一同进行——即在获取Pass/Fail结果时，也会得到具体的测试值。当测试Fail时，在datalog中会显示出此时该引脚的电压值，从这个值可以看出此时该引脚电路处于开路状态还是短路状态。而这种测试的缺点是需要对每个引脚进行单独的DC测试，需要花费大量的测试时间。

上图是测试上端二极管的原理图，上端的二极管与VDD连接，使用PMU施加一个正向的+100uA。如果测试结果大于1.5V，则说明此值超过了该测试的最大条件值，该引脚电路被检测为开路状态。如果测试结果小于0.2V，则说明此值超过了该测试的最小条件值，该引脚电路被检测为短路状态。这个测试内容只用于测试信号引脚（输入和输出引脚），但是不测试电源引脚（VDD或VSS）。

在测试与VSS连接的下端的二极管时，使用PMU为芯片施加-100uA的电流。如果测试结果小于-1.5V，则说明此值超过了该测试的最小条件值，该引脚电路被检测为开路状态。如果测试结果大于-0.2V，则说明此值超过了该测试的最大条件值，该引脚电路被检测为短路状态。 电源和地引脚也会进行测试开短路，但是他们的架构与信号引脚不同。所以在进行电源/地引脚测试时，需要在正常设备的引脚处，观察测量值，并以此为根据设置测试限制。

由上表，我们可以进行错误分析： （1）结果显示二极管正常工作电压为0.65V。 （2）结果显示pin4的测试值为4mV，与0V接近，可知为短路状态。 （3）结果显示pin3位3V，是程序设定的电压钳位值，所以判定此引脚为开路。如果没有预先设定钳位电压，则测试的结果会得到一个引脚设备可以给出的最高电压值，这个值施加在DUT引脚处，会对DUT造成长期损伤。 **3、 Opens and Shorts - Key Points** 目标：测试DUT引脚电路的开短路状态，并验证测试系统和DUT之间的连接性。 - 使用DC 串行/静态测试方法，一次可以进行一个引脚的测试 - 施加电流，测试电压 - 在规格书中没有对该项测试进行测试要求说明 - 测试比较花费时间（测试速度慢，成本高） **4、 PMU & SMU产品** 如果您阅读过前面的文章，可以了解到对于中低端的测试系统，可提供的PMU数量有限，所以涉及到上文所述的串行开短路测试主要是针对通用测试系统的方法这种测试方法在仪器端虽然可以节约成本，但是测试过程所需的时间较多，在长期的测试过程中，无疑会造成更大的成本投入，对于大量的封装测试，这不是好的选择。高端的测试系统会为客户提供PPPMU功能，即per pin PMU，系统为每个数字通道提供一个PMU，更有利于实现并行的开短路测试，节约时间成本。 （1） 串行开短路测试仪器—SMU 针对这样的测试，市面上目前可以提供基于PXI总线的SMU测试设备，SMU：Source measure unit，与PMU类似，可同时进行激励和采集电压电流的工作。与PMU不同的是，SMU具有更大的电压电流范围和多个范围选择功能，可用做精准的直流电源，也可以实现分析分离元件或集成电路等半导体组件特性的器件的理想选择。

• GX3104:4通道PXI SMU

GX3104是一种3U的PXI板卡，可以提供精密的DC电压/电流源和测试能力，范围为±20 V和±250 mA。GX3104有4个相同的通道，均与PXI电源进行电气隔离，共享一个共同的隔离地。此外，任何一个通道都可以提供总电流达1A的模块。模块的所有电源的供给都来自于PXI总线。不需要提供外部的电源。 以下提供了GX3104主要功能的总结： - 四象限操作，范围±20 V和±250 mA - 灵活的输出电流配置-任何一个通道可以提供高达1A的电流 - 18位DAC，用于对四个电压/电流源中的每一个进行编程 - 7个电流范围，采用十进制步进，范围从±250 mA FS到±2.5 uA FS - 电压/电流测量采用可编程分辨率从18到24 bit的24 bit ADC - 每个输出通道都包含远程感应和驱动保护连接 GX3104包括4个相同的源/测试通道，可以独立的配置为电压源/测试电流或电流源/电压测试。每个通道具有+/- 20 VDC 或+/- 250 mA的驱动能力，可提供四象限操作。此外，板卡灵活的输出配置允许任意通道提供高达1A的电流，或4个通道组合提供1A的电流。所有四个通道都与PXI总线和PXI接地电流隔离，但共享一个共同的隔离接地。模块电源由PXI总线的电源轨提供，总输出功率为20W。 源/测量通道由一个功率运算放大器组成，该功放运算放大器可用作具有可编程电压兼容性的可编程电流源，或作为具有可编程电流限制的可编程电压源。每个通道包含2个18-bit的DACs，用于单独编程通道的电压源和电流源。电压和电流的测试由2个24-bit的ADCs提供。此外，每个通道支持一个kelvin感测线路以及一个驱动保护线路，辅助低电流测量。 （2） 并行开短路测试仪器—带PPPMU的数字IO设备 针对数字IC测试，基于PXI总线的设备同样可以提供高端的数字IO PXI板卡，用于高端数字信号及混合信号测试，仪器配有32通道，每引脚PMU功能，可以很好的实现并行测试功能，可以减少测试时间，节约测试成本。 - GX5296系列: 数字I/O PXI板卡 GX5296提供了当今市场上所有3U PXI动态数字I / O板卡的较高性能和功能。板卡具有32个通道，提供每引脚时钟，多种时基和数据形式，以及先进的Sequencer—为用户提供模拟和测试数字总线——系统，板卡或设备测试应用—的功能。由于每个引脚都有1 ns的边缘布置（edge placement）分辨率和每个引脚的PMU功能，GX5296能够执行直流和交流参数测试。每个数字通道可以单独编程为驱动hi，驱动lo，感测hi，感测lo和负载值（具有换向电压电平）。 此外，每个通道都提供参数测量单元（PMU），为用户提供在DUT（待测设备）上执行并行DC测量的功能。

GX5296支持深度模式存储器，每引脚提供64 Mb向量存储器，可对每引脚实现动态方向控制，测试速率高达125 MHz。 该板支持Stimulus / Response和Real-time Compare模式，允许用户最大化测试吞吐量，以进行需要深存储器测试模式的组件和UUT的go/no-go测试。 单槽板卡的设计支持主机和从机功能，而无需使用附加模块。 GX5296系列主要功能的总结： - 基于循环的125 MHz动态数字子系统，具有高性能时序发生器 - 具有每通道可编程性的引脚电子器件 - 每个通道参数测量单位（PMU） - 每通道双电平驱动/感测和可编程有源负载。 - 64个Timing Set，每个Timing Set有4个phases和4个windows。 - 0 - 64 us的相位和窗口编程范围，分辨率为1ns - 最多支持528个双向I / O通道 - 64M的矢量内存 - 3U PXI仪器 GX5296系列具有GtDio6x软件包，其中包含矢量编辑，虚拟仪器面板以及32/64位DLL驱动程序库和文档。虚拟面板可用于从显示仪器当前设置和状态的窗口交互式编程和控制仪器。 此外，还提供接口文件，以支持对编程工具和语言的访问，如ATEasy，LabView，Microsoft®和Borland®C / C ++，Microsoft VisualBasic®，Borland Delphi和Pascal。 其他可选软件包可用于支持传统数字测试程序，CASS数字TPS'a或IEEE-1445 .tap文件的导入。

参考链接：
http://www.hkaco.com/
http://www.hongketest.com/forum.php

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