开短路测试应用非常的广泛,只要特别的指出相关行业,所谓的开短路测试,都是指测试邦定线的开短路测试,ic的开短路测试。
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。
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。
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