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あうぜん
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プログラミングコース P09半導体向けDC計測：オープンショート・リーク試験 SMUを使用した検査プログラミングを学ぶ 株式会社ペリテック
本コースで習得すべき内容 ① NI社製SMU（Source Measure Unit）を使用して、電圧計測・電流計測の LabVIEWプログラムが作成できるようになること。 ② オープンショート試験とリーク試験の方法が理解できること。 本コースで作成するプログラム ① 検査対象部品としてCMOS ICを使用し、オープンショート試験とリーク試験を行 うプログラムを作成する。 ※ NI＝米国ナショナルインスツルメンツ社
本コースでプログラミングを学ぶシステム構成 PXIコントローラ PXI-4130 SMU
SMU（Source Measure Unit）とは ソースメジャーユニット（SMU）は、 高精度に電圧／電流を供給すると同時に電圧／電流を測定できます。 NI PXI-4130 SMU Specification
Step①オープンショート試験の方法を理解する。 CMOS半導体の信号ピンには、Vcc側とGND側に保護ダイオードが接続されています。 このダイオードの正常動作（オープン状態でないこと、ショート状態でないこと）の確認をオープンショート試験といいます。 Vcc ①Vcc側 保護ダイオードのオープンショート試験 （例） + SMU 100μA 試験対象ピン 集積 回路 - ・SMUのプラスを試験対象ピンに接続します。 ・それ以外の信号ピン及びVccとGNDをSMUのマイナスに 接続します。 ・SMUから100μAの電流を流します。 ・正常であれば100μAの電流が流れ、通常0.6V程度の電圧 が計測されます。 ・オープン状態であれば、電流は流れません。 ・ショート状態であれば、電圧が0Vに近い値になります。 GND Vcc + SMU 試験対象ピン - -100μA GND ②GND側 保護ダイオードのオープンショート試験 （例） 集積 回路 ・SMUのプラスを試験対象ピンに接続します。 ・それ以外の信号ピン及びVccとGNDをSMUのマイナスに 接続します。 ・SMUから-100μAの電流を流します。 ・正常であれば-100μAの電流が流れ、通常-0.6V程度の電圧 が計測されます。 ⑤オープン状態であれば電流は流れません。 ⑥ショート状態であれば電圧が0Vに近い値になります。
Step②オープンショート試験：サンプルプログラムを検索する。 DCPOWERでサンプルを検索する。 NI-DCPower Source DC Current.vi NI-DCPower Source DC Current.vi のダイアグラム
Step③オープンショート試験：検査プログラムを作成する。 列挙体でVccとGNDの試験選択を作成する ①電流レベルオートレンジと電圧リミットオートレンジを追加する。 ②電流レベルをVccとGNDで処理を分けてそれぞれ100μAと-100μAにする。 ③電圧制限と電圧制限レンジを3Vの定数に変更する。 ④電流レベルレンジを100μAの定数に変更する。 ⑤計測の前に20msecの待ち時間を入れておく。 ⑥計測した電流値を1000000倍してμAにする。 ⑦最後にDCPOWER ResetとCloseを実行する。 ⑦ ③ ① ⑤ ④ ⑥ ② オープンショート試験.vi のダイアグラム
Step④オープンショート試験：検査プログラムを実行する。 PXI-4130にブレッドボードを使用して素子を接続し、検査プログラムを実行してみましょう。 Vcc ch1 + ch1 - 100μA 試験対象ピン -100μA GND 集積 回路
Step⑤リーク試験の方法を理解する。 CMOS半導体のリーク試験は、電子回路上で本来絶縁されている部分から漏れ出す電流（リーク電流）を計測して、規格値の 範囲内であることを確認する試験をいいます。 SMU ch0+ ①入力電流 Vin ＝ Vcc のリーク電流計測 （例） 6V Vcc GND GND 6V ch1+ ch1- SMU ch0+ 試験対象ピン ②入力電流 Vin ＝ GND のリーク電流計測 （例） 6V Vcc GND GND 0V ch1+ ch1- 集積 回路 ・SMU ch0をVccとGNDに接続します。 ・SMU ch1を試験対象ピンとGNDに接続します。 ・その他の入力ピンをすべてGNDに接続します。 ・SMU ch0から6Vを供給します。 ・SMU ch1から6Vを供給します。 ・SMU ch1の電流を計測して規格値と比較します。 試験対象ピン 集積 回路 ・SMU ch0をVccとGNDに接続します。 ・SMU ch1を試験対象ピンとGNDに接続します。 ・その他の入力ピンをすべてGNDに接続します。 ・SMU ch0から6Vを供給します。 ・SMU ch1から0Vを供給します。 ・SMU ch1の電流を計測して規格値と比較します。
Step⑥リーク試験：検査プログラムを作成する。 ①ch0をDC電圧に指定し、電圧レベルと電圧レベルレンジを6Vに指定する。 ②ch0、電流制限及び電流制限レンジを20mAに指定する。 ③ch1をDC電圧に指定し、電圧レベルと電圧レベルレンジを6Vに指定する。 ④ch1、電流制限及び電流制限レンジを200μAに指定する。 ⑤Forループを追加し20msecの待ち時間を入れてch1の電流を5回計測する。 ch0の正常動作も合わせて確認しておく。 ⑥ch1の電圧レベルを0Vに変更する。 ⑦Forループを追加し20msecの待ち時間を入れてch1の電流を5回計測する。 ch0の正常動作も合わせて確認しておく。 ⑧計測電流値を1000000倍してμAにする。 ⑨最後にDCPOWER ResetとCloseを実行する。 ⑧ ⑧ ⑤ ① ⑦ ② ⑨ ⑥ ③ ④ リーク試験.vi のダイアグラム
Step⑦リーク試験：検査プログラムを実行する。 PXI-4130にブレッドボードを使用して素子を接続し、検査プログラムを実行してみましょう。
まとめとポイント ① DCPOWERでサンプルプログラムを検索し、検査プログラムの検討を行う。 ② サンプルプログラムを改造して検査プログラムを作成する。 ③ 実際の試験では、信号ピンをマトリクススイッチで切り替えて検査するためピン数に合わせた マトリクススイッチを実装し、合わせてマトリクススイッチのプログラムも作成する。