陣列二極管測試裝置的研制

劉邦勇

摘要

隨著陣列二極管在電子設備的應用越來越廣泛，相應的測試需求、測試效率和測試可靠性要求越來越高。文章介紹了一種基于STS8103A半導體測試儀的陣列二極管連續自動測試裝置，闡述了自動測試裝置的工作原理，控制電路、測試轉換電路、測試夾具的設計思路，以及測試裝置的試驗驗證情況。該裝置實現了陣列二極管的批量自動測試，大大提高了測試效率和測試可靠性。

【關鍵問】陣列二極管 自動連續測試 STS8103A測試儀

在電子元器件的檢測篩選中，陣列二極管的連續自動測試一直是實驗室測試中的難題。目前實驗室將陣列二極管中進行分段獨立測試，但測試效率極低。當對器件引腳定義不熟，測試過程容易造成引腳接錯，增加測試風險。所以應該研究更簡便的技術，為此本項目選擇了陣列二極管的自動連續測試作為研究對象。

1 裝置原理

陣列二極管自動連續測試系統由STS8103A半導體分立器件測試儀、控制板、測試轉換板、試驗板和電源板組成。被測器件放在試驗板中，通過測試轉換板與STS8103A測試儀相連接進行測試。控制板根據STS8103A測試儀的PASS或FAIL輸出信號，控制STS8103A測試儀的TEST開關和測試轉換板的繼電器組，使STS8103A測試儀能夠自動順序測試陣列中的每個器件。測試原理如圖1所示。

2 部件設計

2.1 控制板設計

陣列二極管自動連續測試都是基于STS8103A分立器件測試系統開展的，根據設備輸出端的設計。為了檢測和控制STS8103A測試儀的工作狀態，需要在它的顯示板上接入4根導線，即PASS信號線、FAIL信號線、TEST線和地線。PASS線和FAIL線的另一端連接到控制板的三極管T1和T2基極，其射極輸出接到單片機的P1.0和P1.1輸入端。

在器件測試之前，單片機的輸出控制線選擇試驗板上陣列器件的第一個。按下控制板上的TEST鍵后，單片機2.0端輸出高電平到三極管T3基極，使T3飽和導通，繼電器J1導通，從而使STS8103A測試儀的測試端TEST接地，測試儀開始對第一個器件進行電性能和參數的測試。當STS8103A測試儀的PASS或FAIL指示燈亮時，單片機P1.0或P1.1端就接收到高電平，表示STS8103A測試儀已經完成當前器件的測試工作，單片機就輸出控制信號到測試轉換板，轉換連接到下一個器件，然后再輸出高電平到T3，以接通繼電器J1和STS8103A測試儀的TEST鍵，使測試儀繼續測試下一個器件。

2.2 控制板的程序框圖

測試前先設置通道數M，也就是陣列器件中二極管的數量，然后按下控制板上的測試鍵“Test”，單片機P2.0端輸出高電平，延時50ms后再輸出低電平，這是模擬操作者在STS8103A測試儀上按下2個“Test”鍵的時間。而后檢測單片機P1.0或P1.1端是否為高電平，以判斷測試是否完畢，如完畢，則單片機就關閉該通道，接入下一通道進行測試，直至器件測試完畢（M=0）。接入下一通道后延時10ms，是因為選擇的繼電器AW3029的動作時間約5ms，為保證測試的穩定可靠性，選擇延時10ms等待繼電器動作完成后再能進行測試。

2.3 測試轉換板和測試板設計

在STS8103A測試儀共有三個輸出端，即三極管的三個電極：基極b、發射極e和集電極c。為了后續可以從陣列二極管測試擴展到陣列晶體管的測試，所以在測試轉換板和測試板的設計上共設計了三組線路同時切換。但在該項目中只用其中兩組資源。STS8103A測試儀是采用四端連接方式，即晶體管的每一個極均為電壓和電流2個端子進行連接，以減少測試導線內阻的影響，提高測試數據的精度。所以STS8103A測試儀上有6根引線與其相連，再加上測試儀器的外殼地線，共7根線與晶體三極管相連。

2.4 測試夾具設計

根據測試轉換板的原理畫出了測試夾具原理，如圖2所示。

3 結果驗證

為驗證該測試夾具的可靠性，制定了一套驗證試驗流程，步驟如下：購買器件并編號→用單獨測試的方法測試并保存數據記錄測試時間→用新做的測試夾具測試并保存數據記錄測試時間→用兩種測試數據數據及時間對比。

3.1 測試結果驗證

為了驗證測試裝置的可靠性選擇了多種器件進行驗證，列舉了其中一種器件（型號為：SM110501K）數據做對比。從兩組數據的對比可以看出兩組數據基本一致，誤差小于1%，在5%的測量不確定度范圍內，證明自動測試裝置測試數據準確、可靠和有效。

3.2 測試時間比對

為了驗證該項目可以達到提高測試效率效果，采用不同人員用同一型號器件（SM110501K）使用兩種測試方法進行測試，測試時間表如表1所示。

由表1可知，項目前測試單只器件的平均時間在50s左右，項目完成后采用新研制測試夾具連續測試，單只器件平均測試時間最大為7.5s，實際測試時間已經達到項目的預期效果。

4 結論

該測試裝置的建立解決了實驗室陣列二級管器件的測試問題，此項設計的創新可大幅度的提高工作效率、縮短測試時間，使元器件的篩選周期得到有效的控制，通過這個篩選裝置的建立，能有效控制元器件的質量可靠性，提高元器件的可檢測比例，節約元器件在整機中失效帶來的成本，也提高了實驗室篩選檢測人員的技術水平，為今后相關技術的發展和深化提供了寶貴的經驗。

參考文獻

[1]GB/T4023-1997.半導體器件分立器件[S].北京：中國標準出版社，1998.

[2]孫青.電子元器件可靠性工程[M].北京：電子工業出版社，2002.

[3]北京華峰STS8103分立器件測試系統用戶手冊[Z].北京：北京華峰測控技術有限公司.