Agilent B2900Aシリーズを使用した バリスタ製造テスト

Agilent B2900Aシリーズを使用した
バリスタ製造テスト
Technical Overview
Agilent B2900Aシリーズ プレシジョン・ソース／メジャメント・ユニット
Agilent B2901AプレシジョンSMU、1チャネル、100 fA分解能、210 V、3A DC/10.5 Aパルス
Agilent B2902AプレシジョンSMU、2チャネル、100 fA分解能、210 V、3A DC/10.5 Aパルス
Agilent B2911AプレシジョンSMU、1チャネル、10 fA分解能、210 V、3A DC/10.5 Aパルス
Agilent B2912AプレシジョンSMU、2チャネル、10 fA分解能、210 V、3A DC/10.5 Aパルス
はじめに
大きな非線形電流対電圧（IV）特性を
示すバリスタは、過剰電圧から回路
を保護するためのスパーク・ギャッ
プとして使用されています。製造で
の仕様に合格しているかどうかを確
認するには、パッケージ化されたバ
リスタ・デバイスに対して、シング
ルポイント合否判定DCテストを行う
必要があります。これらのテストは
出荷前に欠陥のあるデバイスを識別
して取り除くのにも使用され、製品
の品質を保証するためには、テスト
の信頼性が重要です。さらに、テス
トをすばやく実行して、高い製造ス
ループットを維持することも不可欠
です。
Agilent B2900Aシ リ ー ズ の プ レ シ
ジョン・ソース／メジャメント・ユ
ニットは、これらの要件をすべて満
たし、バリスタの製造テストに最適
なソリューションです。B2900Aシ
リーズは、小型でコスト・パフォー
マンスの高いポータブル・ソース／
メジャメント・ユニット（SMU）で、
電圧と電流の両方を出力／測定する
こ と が で き ま す。 ま た、10 fA ∼
10.5 Aの電流範囲と100 nV ∼ 210
Vの 電 圧 範 囲 に 対 応 し て い ま す。
B2900Aシリーズは、DC測定だけで
なく、デバイスの自己発熱による測
定結果の歪みを防ぐために、パルス
ド測定を行うこともできます。また、
これらの幅広い測定機能に加えて、
テスト時間を短縮する高いスルー
プットを備えています。
DUTインタフェース
ハイ・フォース
テスト・
リード
GPIB
LAN
USB
GPIO
バリスタ
ロー・フォース
機械的な接続
コンポーネント・ハンドラ
図1.　B2900Aシリーズを使用したテスト・システムの構成例
B2900Aシリーズは、合否判定ビニ
ング、ハンドラ制御用のデジタルI/O
インタフェース、標準的なシングル・
チャネルSMU製品とのコード互換性
など、多くの機能を備え、製造テス
トに最適です。
本書では、B2900Aシリーズの製造
テストでの使用方法を紹介します。
公称バリスタ電圧テスト（V N）、DC
待機電流テスト（I D）、非線形指数テ
スト（α）など、バリスタ・テストの
例をいくつか紹介します。
製造テスト用のシステム
構成が容易
図1に、B2900Aシリーズをベースに
したバリスタ製造テスト用のシステ
ムの概念図を示します。B2900Aシ
リーズには一般的なバナナ端子が採
用され、テスト・システムを非常に
簡単に構成できます。後述のように、
製造テストでは通常、測定結果が定
義済みリミットと比較され、合否が
判定されます。B2900Aシリーズの
GPIOポートからの出力信号を使用し
てコンポーネント・ハンドラと通信
し、合否判定基準に基づいてデバイ
スを分類することができます。
B2900Aシリーズは、2端子接続と4
端子接続の両方をサポートしていま
す。基本的な2端子接続が一般に標準
的な抵抗測定に使用されるのに対し
て、4端子測定は、低抵抗測定で残留
リード抵抗を除去するのに必要です。
B2900Aシリーズは、複数の通信プ
ロトコル（GPIB、USB、LAN）をサ
ポ ー ト し て い ま す が、 こ れ ら は、
SCPIとIVI-COMの両方のドライバ
で使用できます。SCPIは業界標準の
コマンド・セットで、一貫した構造
により共通のコマンド・セットをサ
ポートしています。B2900Aシリー
ズのSCPIコマンド・セットは、高度
な機能だけでなく、汎用のSMUコマ
ンド（Keithley 2400で使用されてい
るコマンドなど）もサポートし、テス
ト・プログラムを簡単に移行できま
す。 さ ら に、B2900Aシ リ ー ズIVICOMドライバはさまざまなプログラ
ミング環境や言語で使用でき、下位
レベルのコマンドを使用しなくても
プログラムを開発できます。
プログラム・メモリによる
スループットの向上
スループットを最大限に高め、工場
の高い生産性を維持するためには、
テ ス ト 時 間 の 短 縮 が 不 可 欠 で す。
B2900Aシリーズは、高速の測定速
度に加えて、製造テストのスループッ
トの向上するプログラム・メモリ機
能も備えています。プログラム・メ
モリの使用により、SCPIコマンド・
ラ イ ン の 長 い 文 字 列 をB2900Aシ
リーズの揮発性メモリに一旦保存し
て、後で1つのSCPIコマンドを使っ
てプログラムを実行しながら、それ
らの文字列を何度もリコールするこ
とができます。コマンド文字列をメ
モリに保存することにより、同じコ
マンドを通信バスを通して送信する
のにかかっていた時間が不要になり
ます。多くの繰り返しコード（サブ
ルーチンなど）を使用するテストの場
合は、プログラム・メモリによって
テスト時間を大幅に削減できます。
もちろん、USBフラッシュ・メモリ
を使用して、プログラムを保存した
り、USBメ モ リ か ら プ ロ グ ラ ム を
ロードすることもできます。
B2900Aシリーズでは、最大100,000
データ・ポイントの保存が可能なデー
タ・バッファが、SMUチャネルごと
に用意されています。このため、測
定ごとにデータを転送する必要はな
く、一連の測定の完了後にバッファ
内のデータをすべて一度に転送する
ことができます。これを利用してス
ループットを高める方法の1つは、コ
ンポーネント・ハンドラが新しいデ
バイスを配置すると同時に、B2900A
シリーズが測定データをPCに送信す
る方法です。
複数の合否判定モード
製造テストでは通常、リミット・テ
ストを使用して定義済みリミットに
基づいた合否判定を行うことにより、
不具合のあるデバイスが除去されま
す。B2900Aシリーズは2つのモード
（コンプライアンス・モードとリミッ
ト・ モ ー ド（12個 ま で の ビ ニ ン グ・
リミットが設定可能））をサポートし、
B2900A
シリーズ
B2900A
Series
さまざまな合否判定シナリオに対応
できます。
コ ン プ ラ イ ア ン ス・ モ ー ド で は、
B2900Aシリーズ固有のコンプライア
ンス機能を使用して電圧／電流の出力
を制限することによって、デバイスの
損傷を防ぐことができます。SMUの
出力が測定中にリミット値に達すれ
ば、SMUはコンプライアンス状態に
なります。コンプライアンス・モード
がオンの場合、SMUがコンプライア
ンス状態に達すれば、テストに不合格
になります。この機能の1つの用途と
して考えられるのが、ダイオードなど
非対称性の極性の確認です。
リミット・モデルは通常、デバイス・
パラメータが指定の下限値と上限値
の範囲内であるかどうかを判断する
のに使用されます。リミット・モー
ドをオンにした場合は、B2900Aシ
リーズは、測定値が指定の下限値と
上限値の範囲内であるかどうかに基
B2900A
シリーズ
B2900A
Series
ハイ・フォース
High
Force
IMeas
RLead
ハイ・センス
High
Sense
VMeas
VMeas
RV
IMeas
VSet
RV
ロー・センス
Low
Sense
RLead
ロー・フォース
Low Force
RLead
ハイ・センス
High
Sense
VSet
ロー・センス
Low
Sense
ハイ・フォース
High Force
ロー・フォース
Low Force
a)
2端子接続
（RV>>RLead
a)　2-wire
connection
(RV）
»RLead)
b) 4-wire connection (RV≈RLead)
図2.　4端子接続により、残留リード抵抗に起因する測定誤差がなくなります
Characteristics of the device
リミット・テストで合格となる
デバイスの特性
which passes in Limit Test
VD
リミット・テストで不合格となる
Characteristics of the device
デバイスの特性
which fails in Limit Test
ILow
ID IHigh
ID
不合格
FAIL
合格
PASS
図3.　リミット・モードの合否判定テスト機能を使用したダイオードの順方向電圧テスト
2
づ い て 合 否 を 判 定 し ま す（ 図3を 参
照）。このモデルの代表的な用途は、
等級付けと分類です。例えば、リミッ
ト・モードで2個のビニング・リミッ
トを使用した場合、デバイスを5つの
クラスに分類することができます（図
4を参照）。
これらのモードを使った合否判定テ
ストの結果は、B2900Aシリーズの
ワイドQVGA LCDディスプレイに表
示されます。さらに、指定の合否判
定ビット・パターンをGPIOポートか
ら他の機器（コンポーネント・ビニン
グ用ハンドラなど）に出力することが
できます。
バリスタの製造テスト・
フローの例
図5に、バリスタの一般的な製造テス
ト・フローを示します。実際のテス
ト前に、繰り返し動作をB2900Aシ
リーズのプログラム・メモリに保存
することでスループットが改善され
ます。このようなテストとして、公
称バリスタ電圧テスト、DC待機電流
テスト、非線形指数テストがありま
す。このテストをプリロードすれば、
B2900Aシリーズは、コンポーネン
ト・ハンドラからのテスト開始（SOT）
トリガを待ちます。バリスタが配置
されれば、ハンドラはSOTトリガ信
号 をB2900Aシ リ ー ズ に 送 信 し て、
テストを開始できることを知らせま
す。まずB2900Aシリーズは、プロ
グラム・メモリに保存されているプ
ログラムを使って測定し、合否判定
テストの結果を表示します。次に、
指定の合否判定ビット・パターンと
テスト終了（EOT）信号をコンポーネ
ント・ハンドラに送信し、テスト・デー
タをPCに保存します。この手順は、
すべてのデバイスのテストが完了す
るまで繰り返されます。
合格
ロー1 ロー2 ハイ2 ハイ1
A
B
C
D
E
不合格
測定
パラメータ
リミット1
リミット2
ビット・パターン 100
010
000
001
011
リミット1テストで不合格となったデバイスは、ビンAまたはEに分類されます。
リミット1テストに合格したデバイスに対しては、リミット2テストが実行
されます。リミット2テストで不合格となったデバイスは、ビンBまたはDに
分類されます。これらすべてのテストに合格したデバイスは、ビンCに分類されます。
図4.　2個のリミット・テストを使用したデバイスの5つのクラスへの分類例
開始
SCPIコマンド・ライン文字列をプログラム・メモリに保存する
公称バリスタ電圧テスト
DC待機電流テスト
VD
VN
IN
ID
1. 電流INを印加する
2. 電圧VNを測定する
非線形指数テスト
V2
I = kV
1. 電圧VDを印加する
2. 電流IDを測定する
α
α=
V1
I1
log ( I2 I1 )
log (V2 V1 )
1. 電流I1を印加する
2. 電圧V1を測定する
3. 電流I2を印加する
4. 電圧V2を測定する
5. αを計算する
I2
SOTを待つ
公称バリスタ電圧テスト
DC待機電流テスト
非線形指数テスト
合否判定パターンを出力する
EOTを出力する
はい
別の
デバイス？
いいえ
終了
図5.　B2900Aシリーズを使用したバリスタの製造テスト・フロー
3
：プログラム・メモリ
まとめ
Agilent B2900Aシリーズのプレシ
ジョン・ソース／メジャメント・ユ
ニットは、バリスタなどのデバイス
の製造テストに最適なソリューショ
ンです。B2900Aシリーズは高いス
ループットを備え、テスト時間を大
幅 に 短 縮 で き ま す。 さ ら に、
B2900Aシリーズのプログラム・メ
モリ機能を使用すれば、テストのス
ループットが一段と向上します。ま
た、合否判定、ハンドラ制御用のデ
ジタルI/Oインタフェース、標準的
なシングル／デュアル・チャネル
SMU製品とのプログラム互換性な
ど、製造テストに有用な機能を備え
ています。
B2900Aシリーズは一般的なバナナ
端子を装備し、製造テスト・システ
ムの他の測定器に簡単に接続できま
す。さらに、GPIB/USB/LAN通信
プロトコルを使用したリモート制御
に、SCPIコマンドとIVI-COMドラ
イバの両方を使用できます。
B2900Aシリーズは、電流／電圧測
定 範 囲 が 広 く（10 fA/100 nV ∼
10.5 A/210 V）、測定性能に優れて
いるため、以前よりも正確かつ簡単
にデバイスをテストできます。
B2900Aシリーズの各種モデルの詳
細については、B2900Aシリーズの
データシート（5990-7009JAJP）を
参照してください。
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Published in Japan, April 14, 2011
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