温控卡及大功率芯片ATE测试系统的制作方法

温控卡及大功率芯片ate测试系统
技术领域
1.本发明涉及ate测试技术领域，尤其涉及一种温控卡及大功率芯片ate测试系统。


背景技术：

2.在使用ate(automatic test equipment，自动测试机)进行大功率芯片的测试阶段，温度控制非常重要。不精准的温控，会引起测试良率降低，烧板，甚至产线停线等一系列的问题，造成测试成本浪费，影响及时交货。精准的温度控制能够很大程度上提升被测芯片的质量，以及测试的良率，帮助降低测试成本。因此，对于大功率芯片的ate测试，急需一种能够得到芯片内部温度并且进行温度控制的手段。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供了一种温控卡及大功率芯片ate测试系统，能够实现ate测试过程中被测芯片的温度控制。
4.一方面，本发明提供一种用于大功率芯片ate测试系统的温控卡，包括：
5.多通道复用开关，与ate负载板连接，用于获取来自ate负载板的温度采样信号，所述温度采样信号包括被测芯片内温度感应二极管的第一温度信号以及被测芯片内置温度寄存器的第二温度信号，并择一地输出所述第一温度信号或者所述第二温度信号；
6.主控芯片，与所述多通道复用开关连接，用于获取所述第一温度信号或者所述第二温度信号，对获取的所述第一温度信号或者所述第二温度信号进行调节，将调节后的所述第一温度信号或者所述第二温度信号转换成一个数字温控信号；
7.数模转换电路，与所述主控芯片连接，用于将所述数字温控信号转换成模拟温控信号，所述模拟温控信号传输至ate的温度控制器，使得所述温度控制器根据所述模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作。
8.可选地，所述主控芯片为微控制器mcu。
9.可选地，所述多通道复用开关为基于i2c总线控制的四通道双向转换开关，且第一通道用于获取所述第一温度信号，第二通道备用，第三通道用于获取所述第二温度信号，第四通道用于对外传输温控卡的运行数据。
10.可选地，所述温控卡还包括eeprom芯片，与所述第四通道连接，用于存储所述温控卡的运行数据。
11.可选地，所述数模转换电路包括12位的dac转换芯片；
12.对应的，所述主控芯片将获取的所述第一温度信号或者所述第二温度信号转换成12位数字温控信号。
13.可选地，所述主控芯片，与ate负载板连接，还用于获取来自ate负载板的温控命令向量，根据所述温控命令向量对所述第一温度信号或者所述第二温度信号进行调节。
14.可选地，所述温控卡还包括电源转换电路，与ate负载板连接，用于获取来自ate负载板的输入电压，将所述输入电压转换成所述多通道复用开关、所述主控芯片和所述数模
转换电路的工作电压。
15.可选地，所述主控芯片与所述多通道复用开关之间通过smbus总线连接。
16.可选地，所述数模转换电路与所述主控芯片之间通过spi总线连接。
17.另一方面，本发明提供一种大功率芯片ate测试系统，包括上述实施例提供的温控卡以及自动测试机，所述自动测试机包括ate负载板、温度控制器和温度控制头，其中，
18.所述温控卡与所述ate负载板连接，用于获取来自所述ate负载板的温度采样信号，对所述温度采样信号进行调节后输出模拟温控信号；
19.所述温度控制器根据所述模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作。
20.本发明提供的一种温控卡，主控芯片通过多通道复用开关获取所需的温度采样信号，包括被测芯片内温度感应二极管的第一温度信号以及被测芯片内置温度寄存器的第二温度信号，然后对温度采样信号进行调节输出数字温控信号；经数模转换电路转换为模拟温控信号后，最终传输至ate的温度控制器，使得温度控制器根据模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作，实现ate测试过程中被测芯片的温度控制。而且，该测试卡完全自主设计，调试方便，能够及时满足新产品的ate测试温控需求，也避免了外部采购带来的不便。
附图说明
21.图1为本发明一实施例温控卡的结构示意图；
22.图2为本发明一实施例温控卡上mcu的关键信号示意图；
23.图3为本发明一实施例温控卡上电源转换电路示意图；
24.图4为本发明一实施例温控卡上程序下载接口示意图；
25.图5为本发明一实施例大功率芯片ate测试系统的结构示意图。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，使得这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
29.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
30.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.本发明一实施例提供一种用于大功率芯片ate测试系统的温控卡，如图1所示，该温控卡包括：
33.多通道复用开关，与ate负载板(即ate load board)连接，用于获取来自ate负载板的温度采样信号，本实施例中，温度采样信号包括被测芯片内温度感应二极管的第一温度信号以及被测芯片内置温度寄存器的第二温度信号，并择一地输出第一温度信号或者所述第二温度信号；
34.主控芯片，与多通道复用开关连接，用于获取第一温度信号或者第二温度信号，对获取的第一温度信号或者第二温度信号进行调节，将调节后的第一温度信号或者第二温度信号转换成一个数字温控信号；
35.数模转换电路，与主控芯片连接，用于将数字温控信号转换成模拟温控信号，该模拟温控信号传输至ate的温度控制器，使得温度控制器根据模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作。
36.具体地，对于被测芯片来说，其内部设置有温度感应二极管和专门用于温度测量的ip核，可以称为tmon ip。在温度读取时，温度感应芯片emc1412，通过差分线dp/dn连接到被测芯片的温度感应二极管两端，得到tdiode温度。被测芯片的特定接口，例如sb-tsi接口，可以直接提供tmon ip内部的温度寄存器访问，提供tmon温度。
37.作为一种实施方式，主控芯片为微控制器mcu(micro controller unit)。
38.多通道复用开关使用i2c switch芯片，例如型号pca9546，该芯片是一种基于i2c总线控制的四通道双向转换开关。
39.具体地，pca9546的4个通道连接分别如下：
40.第一通道port0连接到ate负载板上温度感应芯片emc1412的smbus接口，用于获取被测芯片的第一温度信号tdiode；
41.第二通道port1备用；
42.第三通道port2连接到ate负载板上被测芯片的sb-tsi接口，用于获取被测芯片的第二温度信号tmon；
43.第四通道port3用于对外传输温控卡的运行数据。
44.本实施例中，在温控卡上设置一eeprom(electrically erasable programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)芯片，与pca9546第四通道port3连接，用于存储温控卡的运行数据。
45.mcu与i2c switch芯片pca9546通过smbus(system management bus，系统管理总
线)总线连接，二者间数据传输遵循smbus协议。mcu作为smbus master，pca9546作为smbus slave。
46.进一步地，数模转换电路包括12位的dac转换芯片，例如型号dac7552，mcu与dac7552之间通过spi(serial peripheral interface，串行外设接口)总线连接，二者间数据传输遵循spi协议。mcu作为spi master，dac7552作为spi slave。
47.温控卡工作时，mcu根据需要，通过pca9546切换不同的通道，读取所需要的数据。当mcu通过smbus总线获取到tdiode温度或者tmon温度后，mcu将获取到的温度转换成12bits数字信号形式。通过spi总线驱动dac7552，dac7552输出电压vout。vout作为模拟温控信号，传递给ate测试机台的温度控制器。温度控制器根据得到的vout换算出温度，控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作，最终实现温度控制。
48.进一步地，图2示出了mcu与ate负载板之间以及mcu与dac7552之间的关键控制信号。具体包括：
49.ate_misc[0:4]:这5根pins，用于ate测试机台向温控卡传输温控命令向量，5根pins一共支持32种命令传输。mcu获取来自ate负载板的温控命令向量，根据温控命令向量对第一温度信号或者第二温度信号进行调节。
[0050]
irq:外部中断信号，当ate_misc上有命令传输后，ate测试机台拉低irq，触发mcu的外部中断，mcu就会从ate_misc上去取得命令。
[0051]
dut_pwrok和dut_rst_l：被测芯片状态pins，mcu根据这2根pins的高低状态，鉴别被测芯片目前的状态。
[0052]
pwr_dw和clr_dac：分别用于关闭dac7552和清除dac7552。
[0053]
另外，为了满足温控卡上各部分电路的供电需求，如图1所示，该实施例的温控卡还包括电源转换电路，与ate负载板连接，用于获取来自ate负载板的输入电压，将输入电压转换成多通道复用开关、主控芯片和数模转换电路的工作电压。
[0054]
电源转换电路的一种实现方式可以参考图3，如图3所示，温控卡通过与ate负载板接口连接，取得5v总电源。ltc1798电源芯片，将5v总电源转换成dac7552的vref电压。reg102将5v总电源，转换成3.3v电压，用于温控卡上mcu、dac7552、pca9546等主要芯片的vdd供电。同时也作为smbus总线的上拉电源。
[0055]
至于mcu的固件更新，如图4所示，温控卡还设置标准的程序下载接口，用于更新mcu固件及程序调试。
[0056]
本发明实施例提供的一种温控卡，主控芯片通过多通道复用开关获取所需的温度采样信号，包括被测芯片内温度感应二极管的第一温度信号以及被测芯片内置温度寄存器的第二温度信号，然后对温度采样信号进行调节输出数字温控信号；经数模转换电路转换为模拟温控信号后，最终传输至ate的温度控制器，使得温度控制器根据模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作，实现ate测试过程中被测芯片的温度控制。而且，该测试卡完全自主设计，调试方便，能够及时满足新产品的ate测试温控需求，也避免了外部采购带来的不便。
[0057]
另一方面，本发明实施例还提供一种大功率芯片ate测试系统，如图5所示，该测试系统包括：上述实施例提供的温控卡以及自动测试机，自动测试机包括ate负载板、温度控制器和温度控制头，其中，
[0058]
温控卡与ate负载板连接，用于获取来自ate负载板的温度采样信号，对温度采样信号进行调节后输出模拟温控信号；
[0059]
温度控制器根据模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作。
[0060]
至于温控卡与ate负载板之间的数据交互，可以参考前述关于温控卡的论述，此处不再展开叙述。
[0061]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种用于大功率芯片ate测试系统的温控卡，其特征在于，所述温控卡包括：多通道复用开关，与ate负载板连接，用于获取来自ate负载板的温度采样信号，所述温度采样信号包括被测芯片内温度感应二极管的第一温度信号以及被测芯片内置温度寄存器的第二温度信号，并择一地输出所述第一温度信号或者所述第二温度信号；主控芯片，与所述多通道复用开关连接，用于获取所述第一温度信号或者所述第二温度信号，对获取的所述第一温度信号或者所述第二温度信号进行调节，将调节后的所述第一温度信号或者所述第二温度信号转换成一个数字温控信号；数模转换电路，与所述主控芯片连接，用于将所述数字温控信号转换成模拟温控信号，所述模拟温控信号传输至ate的温度控制器，使得所述温度控制器根据所述模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作。2.根据权利要求1所述的温控卡，其特征在于，所述主控芯片为微控制器mcu。3.根据权利要求1所述的温控卡，其特征在于，所述多通道复用开关为基于i2c总线控制的四通道双向转换开关，且第一通道用于获取所述第一温度信号，第二通道备用，第三通道用于获取所述第二温度信号，第四通道用于对外传输温控卡的运行数据。4.根据权利要求3所述的温控卡，其特征在于，所述温控卡还包括eeprom芯片，与所述第四通道连接，用于存储所述温控卡的运行数据。5.根据权利要求1所述的温控卡，其特征在于，所述数模转换电路包括12位的dac转换芯片；对应的，所述主控芯片将获取的所述第一温度信号或者所述第二温度信号转换成12位数字温控信号。6.根据权利要求1所述的温控卡，其特征在于，所述主控芯片，与ate负载板连接，还用于获取来自ate负载板的温控命令向量，根据所述温控命令向量对所述第一温度信号或者所述第二温度信号进行调节。7.根据权利要求1所述的温控卡，其特征在于，所述温控卡还包括电源转换电路，与ate负载板连接，用于获取来自ate负载板的输入电压，将所述输入电压转换成所述多通道复用开关、所述主控芯片和所述数模转换电路的工作电压。8.根据权利要求1所述的温控卡，其特征在于，所述主控芯片与所述多通道复用开关之间通过smbus总线连接。9.根据权利要求1所述的温控卡，其特征在于，所述数模转换电路与所述主控芯片之间通过spi总线连接。10.一种大功率芯片ate测试系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的温控卡以及自动测试机，所述自动测试机包括ate负载板、温度控制器和温度控制头，其中，所述温控卡与所述ate负载板连接，用于获取来自所述ate负载板的温度采样信号，对所述温度采样信号进行调节后输出模拟温控信号；所述温度控制器根据所述模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作。

技术总结
本发明提供一种温控卡及大功率芯片ATE测试系统，温控卡包括：多通道复用开关，用于获取来自ATE负载板的温度采样信号，包括被测芯片内温度感应二极管的第一温度信号以及被测芯片内置温度寄存器的第二温度信号；主控芯片，与多通道复用开关连接，用于获取第一温度信号或者第二温度信号，对获取的第一温度信号或者第二温度信号进行调节，将调节后的第一温度信号或者第二温度信号转换成一个数字温控信号；数模转换电路，与主控芯片连接，用于将数字温控信号转换成模拟温控信号，并传输至ATE的温度控制器，使得温度控制器根据模拟温控信号控制温度控制头对被测芯片进行加热或者降温操作。作。作。


技术研发人员：金又峥 辅俊海 林耀坤
受保护的技术使用者：成都海光微电子技术有限公司
技术研发日：2021.12.23
技术公布日：2022/3/8