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JP-2026077884-A - 信号分配装置

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Abstract

【解決手段】ストレス信号を複数の被検査装置（ＤＵＴ）に分配するための信号分配装置が開示されている。この分配装置は、分配されるストレス電圧信号を受信する単一入力と、ストレス電圧信号を複数のＤＵＴに分配する複数の出力と、複数の統合電流リミッタ・スイッチ回路とを備える。各統合電流リミッタ・スイッチ回路は、複数のＤＵＴのうちの１つのＤＵＴを複数の出力のうちの１つを通じて単一入力に接続し、少なくとも１つの複合スイッチング・電流制限素子を含む。 【選択図】図７

Inventors

  • ボスウィック・ジェームズ

Assignees

  • クウォリタウ・インコーポレーテッド

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260304
Priority Date
20170503

Claims (16)

  1. ストレス電圧信号を複数の被検査装置（ＤＵＴ）に提供するための信号分配装置であって、 分配される前記ストレス電圧信号を受信する単一入力と、 前記ストレス電圧信号を前記複数のＤＵＴに分配する複数の出力と、 複数の統合電流リミッタ・スイッチ回路であって、各統合電流リミッタ・スイッチ回路は、前記複数のＤＵＴのうちの１つのＤＵＴを前記複数の出力のうちの１つを通じて前記単一入力に接続し、少なくとも１つの複合スイッチング・電流制限素子を含む、複数の統合電流リミッタ・スイッチ回路と、 を備える、信号分配装置。
  2. 請求項１に記載の信号分配装置あって、 前記少なくとも１つの複合スイッチング・電流制限素子は、前記ＤＵＴを行き来するバイポーラ電流を制限し切り替えるための一対のトランジスタである、信号分配装置。
  3. 請求項２に記載の信号分配装置であって、さらに、 前記一対のトランジスタに接続されたバイアス回路を備え、前記バイアス回路は、前記一対のトランジスタをオン状態またはオフ状態にバイアスするための光起電絶縁体を備える、信号分配装置。
  4. 請求項３に記載の信号分配装置であって、さらに、 時間制御されたバイアス信号を前記一対のトランジスタに提供するために前記光起電絶縁体の前記出力に接続された抵抗器コンデンサネットワークを備える、信号分配装置。
  5. 請求項３に記載の信号分配装置であって、 前記統合電流リミッタ・スイッチ回路は、各々、前記一対のトランジスタの前記バイアスを妨げ、前記一対のトランジスタを流れる電流を制限するために、前記一対のトランジスタに接続された２つの直列抵抗器を備える、信号分配装置。
  6. 請求項５に記載の信号分配装置であって、 前記２つの直列抵抗器は、前記統合電流リミッタ・スイッチ回路の電流制限レベルを調節するための可調整抵抗器である、信号分配装置。
  7. 請求項６に記載の信号分配装置であって、 前記２つの可調整抵抗器は、機械ポテンショメータである、信号分配装置。
  8. 請求項６に記載の信号分配装置であって、 前記２つの可調整抵抗器は、デジタルポテンショメータである、信号分配装置。
  9. 請求項１に記載の信号分配装置であって、 前記少なくとも１つの複合スイッチング・電流制限素子は、単向電流を制限し切り替えるための単一トランジスタである、信号分配装置。
  10. 請求項１に記載の信号分配装置であって、さらに、 各ＤＵＴの電圧を測定するための選択可能な電圧測定回路を備え、前記選択可能な電圧測定回路は、 各々が前記複数の出力の１つに接続されている複数の電圧測定スイッチと、 前記複数の電圧測定スイッチのスイッチングを制御するスイッチ制御回路と、 前記複数の電圧測定スイッチの各々に接続されている電圧測定回路と、 を含む、信号分配装置。
  11. ストレス電圧信号を複数の被検査装置（ＤＵＴ）に分配するための方法であって、 分配される前記ストレス電圧信号を単一入力で受信することと、 前記ストレス電圧信号を複数の出力を通じて前記複数のＤＵＴに分配することと、 前記複数のＤＵＴのうちの１つのＤＵＴを、前記複数の出力のうちの１つの出力を通じて、および、複数の統合電流リミッタ・スイッチ回路のうちの１つの統合電流リミッタ・スイッチ回路を通じて、前記単一入力に接続することであって、各統合電流リミッタ・スイッチ回路は、少なくとも１つの複合スイッチング・電流制限素子を含むことと、 を含む、方法。
  12. 請求項１１に記載の方法であって、 前記少なくとも１つの複合スイッチング・電流制限素子は、前記ＤＵＴを行き来するバイポーラ電流を制限し切り替えるための一対のトランジスタである、方法。
  13. 請求項１２に記載の方法であって、さらに、 バイアス回路を前記一対のトランジスタに接続することを含み、前記バイアス回路は、前記一対のトランジスタをオン状態またはオフ状態にバイアスするための光起電絶縁体を備える、方法。
  14. 請求項１３に記載の方法であって、さらに、 時間制御されたバイアス信号を前記一対のトランジスタに提供するために、抵抗器コンデンサネットワークを前記光起電絶縁体の前記出力に接続することを含む、方法。
  15. 請求項１３に記載の方法であって、さらに、 前記一対のトランジスタの前記バイアスを妨げ、前記一対のトランジスタを流れる電流を制限するために、２つの直列抵抗器を前記一対のトランジスタに接続することを含む、方法。
  16. 請求項１１に記載の方法であって、さらに、 選択可能な電圧測定回路を用いて各ＤＵＴの電圧を測定することを含み、前記選択可能な電圧測定回路は、 各々が前記複数の出力の１つに接続されている複数の電圧測定スイッチと、 前記複数の電圧測定スイッチのスイッチングを制御するスイッチ制御回路と、 前記複数の電圧測定スイッチの各々に接続されている電圧測定回路と、を含む、方法。

Description

［関連出願の相互参照］ 本出願は、全ての目的のためにその全てが参照として本明細書に援用される、２０１７年５月３日出願の同時係属中の米国仮出願第６２／５００，６５９号の優先権を主張する。 本発明は、一般に、電気的測定装置に関し、特に、ストレス信号を複数の被検査装置（ＤＵＴ）に分配する際に用いられる信号分配装置に関する。 半導体信頼性試験は、故障寿命についての情報を収集するために、コモン電圧のストレス信号を複数の装置に提供することを必要とすることが多い。費用効果が高く空間効率のよい解決策を提供するために、半導体信頼性試験装置ベンダは、大抵、共通のストレス信号を提供するために複数のＤＵＴに接続されている１つの電圧源（例えば、プログラム可能電源）を有するようにそれらのシステムを構成するだろう。図１は、通常の電圧ストレスシステム１００の簡易ブロック図を表す。最も基本的な形態では、図１に示されるように、複数のＤＵＴ１０２は全て、１つの電圧源１０４に直接接続され、平行にストレスを加えられる。しかし、この構成は、ＤＵＴ１０２が故障したときに問題となる。この構成は、故障したＤＵＴ１０２を１つの電圧源１０４から切断する方法がなく、電流が故障したＤＵＴ１０２に流れ続けることで、極めて低い抵抗になり損ない、１つの電圧源１０４の過大通電負荷を行う、および／または、故障したＤＵＴ１０２を過熱する可能性がある。 上記構成の改良例が図２に示される。改良された電圧ストレスシステム２００は、１つの電圧源１０４と複数のＤＵＴ１０２との間に直列のスイッチ２０２を備える。これにより、故障がシステムによって検出されたときに（例えば、故障したＤＵＴとインラインで接続されている電流計を用いて）故障したＤＵＴ１０２を除去できるようになるため、故障したＤＵＴ１０２は、１つの電源に過負荷をかけ続けて過熱させない。しかし、故障の検出とストレス信号の電源オフとの間の時間が十分に長くまだ故障していない他のＤＵＴを阻害する可能性があるため、この改良例はまだ問題がある。さらに、故障事象は、ＤＵＴが故障したときの電流増加により１つの電圧源１０４の出力において障害を引き起こす可能性があり、これが他のＤＵＴにおける早期故障の引き金になる恐れがある。 上記の問題を回避するために、図３にはさらに改良された電圧ストレスシステム３００が示されている。図３に示されるように、さらに改良された電圧ストレスシステム３００は、電圧源１０４の信号経路における電流リミッタ３０２、スイッチ２０２、およびＤＵＴ１０２を備える。この電流リミッタは、ＤＵＴの故障、その検出、および、それに続くストレス信号からの除去の期間に、故障したＤＵＴ１０２が電圧源１０４を過熱させることを防ぐ。電流リミッタ３０２は、単に、固定値抵抗器であってよい、または、特定の電流レベルで作動する（制限する）非線形インピーダンスを提示するために能動素子を用いるより複雑な回路であってよい。 上述の種類の構成は、「ＳＷＩＴＣＨＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＷＩＴＨ ＣＵＲＲＥＮＴ ＬＩＭＩＴＩＮＧ ＣＩＲＣＵＩＴ」と題した、Ｂｅｓｓｈｏらによる米国特許第５，８８０，５４０に記載されている。しかし、この構成は、多くの理由でまだ問題がある。まず、電流リミッタおよびスイッチの追加は、解決策に対して大幅なサイズおよびコスト要件をもたらす。また、ＤＵＴにおける電圧は、インライン電流リミッタ全体の電圧降下により不明であることが多い。最後に、スイッチ１０２を用いるストレス信号からのＤＵＴの除去は、故障したＤＵＴへの電流の流れが突然除去されるため、過渡信号（または、「グリッチ」）が残りのＤＵＴに提示される可能性がある。 一実施形態により、ストレス信号を複数の被検査装置（ＤＵＴ）に分配するための信号分配装置が開示されている。この分配装置は、分配されるストレス電圧信号を受信する単一入力と、ストレス電圧信号を複数のＤＵＴに分配する複数の出力と、複数の統合電流リミッタ・スイッチ回路とを備える。各統合電流リミッタ・スイッチ回路は、複数のＤＵＴのうちの１つのＤＵＴを複数の出力の１つを通じて単一入力に接続し、少なくとも１つの複合スイッチング・電流制限素子を備える。 別の実施形態により、ストレス電圧信号を複数の被検査装置（ＤＵＴ）に分配するための方法が開示されている。分配されるストレス電圧信号は、単一入力で受信され、複数の出力を通じて複数のＤＵＴに分配される。複数のＤＵＴのうちの１つのＤＵＴは、複数の出力のうちの１つの出力、ならびに、複数の統合電流リミッタ・スイッチ回路のうちの１つの統合電流リミッタ・スイッチ回路を通じて、単一入力に接続され、各統合電流リミッタ・スイッチ回路は、少なくとも１つの複合スイッチング・電流制限素子を備える。 複数のＤＵＴへのストレス信号を共有するための信号分配装置を示す図。 各ＤＵＴへの共有のストレス信号を個別にオフする能力を備える、複数のＤＵＴへのストレス信号を共有するための信号分配装置を示す図。 各ＤＵＴへの共有のストレス信号を個別にオフし、各ＤＵＴへの電流を個別に制限する能力を備える、ストレス信号を複数のＤＵＴに分配するための信号分配装置を示す図。 統合電流リミッタ・スイッチ回路に組み込まれたスイッチ電流制限能力を備える、ストレス信号を複数のＤＵＴに分配するための信号分配装置を示す図。 ＤＵＴを電圧ストレス源に接続する個々の統合電流リミッタ・スイッチ回路の簡略図。 統合電流リミッタ・スイッチ全体にわたって測定に影響を与える電圧降下なしにＤＵＴ電圧を測定する能力を備える、ストレス信号を複数のＤＵＴに分配するための信号分配装置を示す図。 共有のストレス信号を複数のＤＵＴに提供するための方法のフローチャート。 本発明は、一般に、電気的測定装置に関する。本明細書の実施形態は、単一入力で受信されるストレス信号を複数の出力を通じて複数の被検査装置に分配するのに用いるための信号分配回路について記載している。 図４は、各ＤＵＴ１０２を１つの電圧源１０４に接続している各電流リミッタおよびスイッチ４０２が複合回路に統合されている実施形態（以下、電流制限および切り替え機能を提供するために素子を共有する統合電流リミッタ・スイッチ回路という）を含む、改良された電圧ストレス信頼性システム４００を表す簡易ブロック図である。この構成は、先行技術に対して多くの利点を提供する。例えば、この構成は、多機能向け（例えば、より小型のプリント回路基板を必要とする）部品を用いることによってシステム内の物理的空間を大幅に節約することができる。一般的な方法は、電流制限および切り替えの両方の機能を提供するのにトランジスタを用いることだろう。この回路についてのさらなる詳細は、以下の欄で説明される。 この構成の別の利点は、多機能向け部品を用いることによる省コスト化である。スイッチおよび電流リミッタを別々の回路として設けることは、通常、２倍の数の部品を必要とするため、この構成だと大幅にコストを削減できる。最後に、この構成は、以下の段落でさらに説明される様々な実施形態において、過渡信号の抑制など他の利点も提供できる。 図５は、上記の統合電流リミッタ・スイッチ回路４０２の実施形態を示す電圧ストレス信頼性システム５００の一部を表す簡易回路図である。この図では、一対のトランジスタ５０２は、電流制限切替機能を提供する。図５に示される実施形態では、一対のトランジスタ５０２は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であるが、他の実施形態は、バイポーラ型トランジスタ（ＢＪＴ）または接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）を含むがそれらに限定されない他の種類のトランジスタを含みうる。一対のトランジスタ５０２は、双方向電流制限切替を提供するように接続され、いくつかの実施形態では、この回路は、一方向のみの電流の流れ（すなわち、一方向電流制限切替）が必要な場合には１つのトランジスタのみを備えるように簡素化される。 一対のトランジスタ５０２は、バイアス回路の使用と併せて電流の制限切替機能を提供する。図の実施形態では、太陽光発電アイソレータ（ＰＶＩ）５０６は、トランジスタ５０２にバイアス電圧を提供して、トランジスタ５０２をオン状態またはオフ状態に切り替える。通常、グラウンドレベル基準（例えば、１．８Ｖ、３．３Ｖ、または５Ｖのロジックレベル）の制御信号５１２は、ＰＶＩ５０６の入力に接続され、制御信号５１２の活性化は、ＰＶＩ出力で生成される絶縁電圧を引き起こすだろう。切り替えられた電圧ストレス信号および／または制限された電流は、（例えば、－１０００Ｖから＋１０００Ｖの）高電圧信号であり、低レベルロジック信号によって直接制御されえないため、絶縁電圧が必要である。 ＰＶＩ５０６の出力は、ＰＶＩ５０６が制御信号５１２によって使用可能になるときに、一対のトランジスタ５０２がその制御された経路（例えば、ＭＯＳＦＥＴのドレインソース）を通じて電流を導電する（オンする）ように、また、ＰＶＩ５０６が制御信号によって使用不可になったときに、突入電流を導電しない（オフする）ように、トランジスタ５０２に接続されている。さらに、ＰＶＩ出力は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲートソース端末に捕捉されて未定義状態のままにするだろう電荷を放散させるその使用不可状態で低インピーダンスを提供する。このように、ＰＶＩ５０６と組み合わされたトランジスタ５０２は、必要な切替機能を提供する。 図５に示された実施形態の電流制限機能は、一対のトランジスタ５０２によって提供され、一対のトランジスタ５０２は、一対のトランジスタ５０２のバイアス端末（図の実施形態では、ゲートおよびソース端末）間に接続された直列電流制限抵抗器５０４と協働して切替機能も提供する。電流制限機能は、一対のトランジスタ５０２がオンされた場合に機能し（トランジスタがオフされた場合は、電流の流れがないため制限は適用されない）、直列電流制限抵抗器５０４間に生じた電圧をＰＶＩ５０６のバイアスを相殺するのに用いる。各トランジスタは、閾値電圧を有し、それ以上だとトランジスタが突入電流を導電し、それ以下だとトランジスタが突入電流を導電しない。実際には、これは、電流が完全に流れを止める離散レベルではないが、トランジスタの三角波電流／電圧特性と組み合わされた抵抗器の直線電流／電圧特性は、各トランジスタが（電流制限ではなく）突入電流を導電し、次に実際には追加の電流の流れがない（電流制限）状態に移行する狭い範囲をもたらす。そのため、統合電流リミッタ・スイッチ回路に直列電流制限抵抗器５０４を備えることで、電流制限機能は、切替機能も提供する同じトランジスタによって提供されうる。 各トランジスタは、製造バラツキのため異なる閾値電圧有する可能性があり、そのため既定の電流制限抵抗器値について異なる電流制限レベルを有する可能性がある。いくつかの実施形態では、電流制限が簡単に調節可能である（例えば、システム内の他の電流制限回路の実質的に同じ電流制限レベルに設定される）ことが望ましい場合は、可変抵抗器は、電流制限抵抗器５０４に用いられる。いくつかの実施形態では、可変抵抗器は、ユーザが電流リミッタを所望のレベルに調節できる調節装置を備えた機械ポテンショメータである。他の実施形態では、可変抵抗器は、デジタルインタフェースを介してコンピュータ、マイクロコントローラ、または、プログラミング能力を有する他のデジタル回路へのプログラミングを可能にするデジタルポテンショメータである。いくつかの実施形態では、プログラミングは、恒久的（例えば、初期組み付けの際に設定）、半恒久的（例えば、特定の手順によってフィールドで調節可能）、または一時的（例えば、プログラミングデジタル回路で動作するソフトウェアは、検査要件に応じて電流制限レベルを動的に変更し