开短路测试原理及苦于问题的探讨

开短路测试原理及若干问题的探讨

赵鹏飞 2011年10月

目录

1开短路测试的原理 (2)

1.1数字电路单个引脚的抽象模型 (2)

1.2电源及输入引脚开短路测试 (3)

1.2.1正常情况 (3)

1.2.2开路情况 (4)

1.2.3短路情况 (5)

1.3GND及输出引脚开短路测试 (5)

1.3.1正常情况 (5)

1.3.2开路情况 (6)

1.3.3短路情况 (6)

1.4本节小结 (7)

2多引脚内联条件下的开短路测试 (7)

2.1多引脚内联条件下开短路测试的传统方法 (7)

2.1.1测试原理 (7)

2.1.2系统漏洞 (9)

2.2多引脚内联条件下开短路测试方法的进一步探讨 (10)

2.2.1延长线断路情况下的开短路测试 (10)

2.2.2公共线断路情况下的开短路测试 (11)

2.2.3分支线断路情况下的开短路测试 (11)

2.3多引脚内联条件下开短路测试方案完善 (12)

2.3.1开路状态的矩阵分析 (12)

2.3.2开路状态下的I-U曲线 (15)

2.3.3关于激励电流取值范围的探讨 (17)

2.4本节小结 (18)

3测试板继电器烧死问题解决新方案 (18)

3.1测试板继电器烧死导致的后果 (18)

3.2导致继电器烧死的主要原因 (18)

3.3用晶体管替换继电器的理论依据 (18)

3.4实现晶体管替换继电器的若干条件 (18)

3.5本节小结 (18)

开短路测试原理及若干问题的探讨

1 开短路测试的原理

1.1数字电路单个引脚的抽象模型

不论是简单的逻辑门电路，还是结构复杂的运算控制单元甚至单片机，其内部除了极少数的特殊器件之外，有90%以上的结构全是P/N结。

而对于任何一个集成电路的任何一个功能引脚来说，其功能无非就是能够输入人们所期望的电信号或者输出人们所期望的电信号。不论是输入还是输出，电路内部必会形成一个电流通路。

基于以上两个原因，我们就有理由提出一个能够应用于绝大多数集成电路的引脚内部结构抽象模型如图-1。

1N1204C

1N1204C

A B

图-1

图-1中的图A为电源及输入引脚的抽象模型，图B为输出及GND的抽象模型，就是将电路的一个引脚抽象为一个P/N结与一个电阻的串联的综合体。

接着，我们搭建如图-2所示电路：

图-2

如图-2所示，我们给电路的引脚模型加以-100uA的电流（也即加负压从电路中抽出0.1mA的电流），在引脚上测得约有-0.7V的电压。而对于这个电路的解释要从两方面入手，一个是硅管的导通压降为0.7V左右；另一个就是源电流很小，在内阻上的压降完全可以忽略。

1.2电源及输入引脚开短路测试

根据以上特性及对集成电路引脚内部结构的假设模型，我们提出电路电源及输入引脚开短路测试的简化模型。

1.2.1正常情况

从图-3可以看出，当电路引脚电器连接正常时加流测压，测试值约为-0.7V左右。

图-3

1.2.2开路情况

-4可以看出，当电路引脚开路时加流测压，测试值约为0.0V。

从图

1.2.3短路情况

从图-5可以看出，当电路引脚短路时加流测压，测试值为0.0V。

图-5

1.3GND及输出引脚开短路测试

同样，根据以上特性及对集成电路引脚内部结构的假设模型，我们提出电路输出及GND引脚开短路测试的简化模型。

1.3.1正常情况

从图-6可以看出，当电路引脚电器连接正常时加流测压，测试值约为-0.7V。

图-6

1.3.2开路情况

-7可以看出，当电路引脚开路时加流测压，测试值约为0.0V。

从图

1.3.3短路情况

从图-8可以看出，当电路引脚短路时加流测压，测试值为0.0V。

图-8

1.4本节小结

本小结主要讲述了集成电路单个引脚内部结构的抽象模型及其建立依据，进而解释了集成电路引脚开短路测试的简化模型原理。

最终得出结论：所有可以抽象为P/N结串联电阻模型的集成电路引脚,都可以通过“抽流测压法”检定其引脚的开短路是否异常；无开短路异常情况下测得电压值约为-0.7V,而存在开路或者短路异常时测得电压值均接近0V。

2 多引脚内联条件下的开短路测试

2.1多引脚内联条件下开短路测试的传统方法

2.1.1测试原理

多引脚内联就是指一个集成电路的若干个引脚因电器特性类似或功能实现需要在晶圆上就形成欧姆连接的现象。多引脚内联现象大多出现在引脚众多、功能复杂、数模混合集成电路当中，相互连通的引脚大多为电源

或GND.

多引脚内联电路的开短路测试的原理还是源自前面可以抽象为P/N结串联电阻模型引的脚开短路测试的原理，其特别之处就在于测试相互内联的管脚时将其余与之内联的管脚从地上断开。如图-9所示：

图-9-A

图-9-A

通过图-9-A与图-9-B之间的对比，我们就会发现如果不将与之内联的其余管脚从地上断开，测试结果总是这些引脚短路。

2.1.2系统漏洞

从以上方法看貌似多引脚内联电路的OS测试也很简单，其实不然。

图

-10-A

当我们看到图-10-A和图-10-B所示情况的时候，不禁狠拍脑门大吃一惊，甚至不敢相信咱们会犯下了这样大的错误，我们把开路的产品测成了良品。

下面我们就针对以上漏洞，将开路情况分为延长线开路、公共线开路和分支线开路三种情况分类作进一步讨论。

2.2多引脚内联条件下开短路测试方法的进一步探讨

2.2.1延长线断路情况下的开短路测试

众所周知压焊工序所作的主要工作就是将晶圆上的焊点用金丝或者铜导线和与之对应的电路管脚焊接在一起。为了说明问题方便，现在我们姑且就将这根金丝（或者铜导线）称为延长线。

如果，某组内联引脚中的只一根甚至多根没有打线，或者说是塑封过程导致断丝，那么，造成的直接后果就是引脚与晶圆之间电器开路。如图-11所示：

图-11

在这种情况下，我们利用以上原理测得的结果是该引脚开路，这个结论是完全