摘要：本文对半导体自动测试设备的相关概念做出了简要的阐释，并论述了负载板继电器的性能和特点，并在现有的对半导体自动测试设备及负载板和继电器的研究的基础上，提出了全新的有关半导体自动测试设备测定过程的设计理念。利用半导体自动测试设备，设计出的测试负载版电路及测试程序界面对各类继电器均有一定的适应性，通过编写一定的测试程序来对负载板开关继电器的反应时间、工作功率、温度等相关参数进行实验和测试。
关键词：半导体自动测试设备； 负载板继电器性能；
在利用半导体自动测试设备进行硬件测试的过程中，无论在测试系统内部还是外部的负载板上都存在许多开关电路，其中，操纵开关电路进行工作的主要设备就是继电器。当需要对那些测试项目繁多或者多条线路并行测试的硬件进行测试时，半导体自动测试设备外部的负载板上可能会存在上百个继电器，而继电器的工作性能和状态会极大地影响测试结果的准确性和测试过程的高效性，因此选取最科学合理的性能评估方法尤为重要。
1 半导体自动测试设备简介
自动测试设备（ATE,automatic test equipment）是一类测试仪器集合体的统称，这种自动测试设备主要是通过高性能计算机来控制，通过运行事先设定好的测试程序来对设备下达指令从而完成对待测试硬件的测试。本文基于半导体自动测试设备来对自动测试设备的功能进行简要的论述，通常来说，半导体自动测试设备的功能是非常强大的，其可以在极短的时间内完成对数百次的待测试硬件在工作时的电压、电流及时序的测试，同时还能够完成上百万次的功能测试，半导体自动测试设备的测试效率非常高，测试结果的准确性也相当高[1].
从半导体自动测试设备的通俗设计图纸能够看出，半导体自动测试设备通常是由主体和测试头两个部分组成，测试头内包含了绝大多数的测试通道，也配置了最大比例的资源，而主体的主要功能是提供电量并与外部数据保持联通。
2 测试负载板简介
测试负载板（TLB,test load board）从根本上可以说是一种将被测器件和测试设备的测试头相连接的接口电路。通常情况下，测试负载板的一端会被固定在半导体自动测试设备的测试头上，与硬件测试所需要的相应测试系统的内部资源和数据相联通，而另一端则通过插座或连接板等特定的设备来与待测硬件相连。由于需要对不工作的电路进行屏蔽以及根据不同的测试需要来切换不同的测试通道等，测试负载板上往往会采用大量的开关电路，从而保证了电路转换的灵活性；同时，这些开关电路中的绝大多数动作都要通过继电器来完成。
3 继电器简介
继电器（Relay）是一种普遍使用的自动电路控制装置，其功能是当电力输入量的变化值达到相关规定时，使被控量发生规定变化。继电器有许多种类和规格，不同种类及规格所对应的继电器的作用往往也是不同的。基于我国当前的半导体生产测试现状，我国主要在半导体自动测试过程中将电磁继电器作为开关电路，因此本文会将这类继电器作为主要的研究对象来对其进行性能测试。电磁继电器（electromagnetic relay）的工作原理是输入电路内电磁铁铁芯与衔铁间的吸力作用，其主要组成部分包括电磁铁铁芯、线圈、衔铁、触点弹簧片等。一般情况下，继电器的线圈在未通电的条件下是处于断开状态的静触点，专业术语称其为"常开触点",除此之外还存在一种"常闭触点".在线圈的两端加上一定数值的电压，线圈中就会通过一定的电流，在此状态下就会产生电磁效应，这样一来电磁效应会产生一定的引力，就会对于返回来的弹簧的拉力进行作用，从而会形成抵消，并且衔铁也会被吸引向铁芯，从而带动衔铁的触电和断开状态下的静态触电相互吸合。除此之外，在线圈内的电流消失之后，电磁的引力也会随着电流的减少而慢慢减少，所以衔铁也会因为电流的消失而反弹回原处，在这样的过程之中就能实现了开通和切断电线的目的[2].
4 负载板继电器的工作状态对半导体自动化测试产生的影响
在负载板上的继电器工作状态出现异常的时候，一般表现为短路或者断路的情况，就会造成没有办法正常开关电路，从而造成其无法开展正常的工作。除此之外，那些在工作之中的正常状态的负载板继电器，半导体测试会对于他们的响应时间造成一定的影响，从而在控制端发布控制信息之后，继电器会根据这一信号执行指令动作会存在一定的延时，这个延时会对测试的精确度和效率产生十分严重的影响。虽然这些待测试的项目类别较少，测试速度比较慢，且他们对于整个的问题产生的影响并不是很大，但是对于一些需要测试很大量的项目的时候，工作速度快且数量大的产品来讲，其响应的时间就会变得更加的重要。一般来讲机械式的电磁继电器的响应时间为几百微妙，可是电子继电器的响应时间能够大大的缩短，最短可以为几十微秒。当测试负载板被初次投入工作时，其上的各个继电器还能够达到相关的工作标准，设备并不存在老化或故障的情况，因此响应时间所反映出来的问题还处于比较隐性的阶段；但是经过一段时间的使用后，各个继电器因使用年限的增长而开始老化，反应速度开始下降，并会出现间歇性的响应超时等状况，从而极大地影响了测试的速度和精度，进而导致了生产测试良品率的大幅下降。当这种情况发生时，传统的万用表测量继电器就显得更加力不从心，不仅很难产生准确的判断结果，而且测试速度非常慢，造成了时间和资源的大量浪费。然而，不经过准确的测试和检查就直接将老化继电器替换的方式则可能会因为误判而进一步增加成本[3].
针对这一问题，相关的专家专门研究设计出了一套负载测试板，这类负载测试板具有极强的适应能力，能够与多种继电器的测试模块相匹配，同时这类测试版还被配备了最新研究开发出来的测试程序，能够对继电器性能做出更加快速、准确、全面的了解，从而能够极大程度地便利负载板的生产、测试及维护工作。当继电器的引脚链接完成后，需要用特殊的固定工具对其固定。按照一般化标准来说，每一个单刀单掷的继电器通常包括五个有效的引脚，其中一个接地，剩下的四个引脚每一个按照连接两个测试通道的标准来进行计算，那么每个继电器总共需要连接八个测试通道。而一般情况下，在继电器的响应电路中，继电器和地之间的插座下部都安置了一个规定型号的温度传感器，而测试负载板能够让每两块测试卡同时测试五个继电器，这无疑大大提高了测试的效率。
5 测试程序的设计
通常电压的变化值是通过电阻来读取的。为了能够对继电器在不同温度条件下的工作状态进行更好的监测和控制，往往需要采用模块化的程序设计方式，这一设计方式的主要针对对象是不同温度环境下设备的响应时间。当条件变化时，只需要在通过OFFICE EXCEL软件对相应表格中的数值参数进行调整和修改即可，操作非常方便，既可以单独测试继电器的性能，也可以使其在生产半导体芯片的相关测试中发挥作用。
6 结论
本文对传统的测试方法进行一定的解读和分析，得出这种测试方法无法解决半导体自动测试中常遇到的负载板继电器反应时间过长而导致的测试结果失真问题这一结论，并基于现今已有的研究成果提出一种相对来说简便易操作的解决方法。这种新型的方法不仅可以使继电器性能得到更加全面的了解，而且实用性也更强，能够使生产效率大幅提高，对于突发的意外情况也能进行一定程度的预测和防控，从而减少资源能源浪费。
参考文献
[1]范业成。利用半导体自动测试设备测定负载板继电器性能[J].电子制作，2015（6x）。
[2]李刚，李斌勤，张旭，等。磁保持继电器自动测试系统中模拟负载的设计[J].电器与能效管理技术，2016（9）：1-4.
[3]李洪娣。浅谈半导体特殊的电学性能在实际中的应用[J].数理化学习：初中版，2019（3）：42-45.
[4]王俊文。半导体芯片自动测试控制装置：,CN205587310U[P].2016.
