BOARD DI USO GENERALE PER IL DEBUG PRELIMINARE DI SOLUZIONI DI TEST BE/FE

The testing of devices belonging to different families requires the use of different hardware, which takes time and monetary resources to develop. Sometimes the devices to be tested share many of the functionalities, hence part of the hardware concept can be reused, but often new features are present that might require additional circuitry and new test methodologies. A General-Purpose Board allows to verify the proper behavior of newly introduced features of the test circuitry before manufacturing the final hardware to be used in production, allowing, in this way, to save additional costs due to possible redesign needed to fix some bugs or optimize some features. A General-Purpose Board can also be used to preliminary test some new devices, developed within the boundaries of innovation projects, to explore some special features and functionalities of the test machine and in general to run experiments. The aim of this Master’s Thesis, which has been carried on in collaboration with the Test Development Department of Infineon Technologies Italia located in the Design Center of Pavia, has been to design a General-Purpose Board for ETS88/364, an Automated Test Equipment (ATE), which can be used to test Integrated Circuits named Gate Drivers. The General-Purpose Board collects signals from two sectors of ETS88 and redirect them, through standard reconfigurable circuitry and some jumpers/connectors to a socket board or to some probe card connectors. The socket board also called Dut Board will be hosting only the device specific socket and output pin capacitances. The idea is to address any kind of Gate Driver (1ED-2ED-6ED 700/1200 V) and structures part of innovation projects. An additional feature of the board is to be able to bring ETS88 signals to external modules to perform special functions, such as High Current Pulse generation, high Voltage Tests or special conditioning of Timing signals. Since the number of resources of the ATE is limited, reconfiguring the board for testing different devices is possible by means of relays and jumpers, the latest giving more degree of freedom being easily moved by the board user according to the needs. In the next chapters the High Voltage Integrated Circuits family will shortly be presented, followed by an overview on the test engineering field, focusing attention especially on ETS88 platform. In the following chapters the concept behind board architecture will be introduced and a presentation of the complete design will be done. Finally, after showing the main features of the board, a specific structure for the HV leakage current test will be shown, analyzing the benefits that this new solution brings compared to measurements made with the old structures.

Il collaudo di dispositivi appartenenti a famiglie diverse richiede l'uso di hardware diversi, il che richiede tempo e risorse economiche per essere sviluppato. A volte i dispositivi da testare condividono molte delle funzionalità, quindi parte del concetto hardware può essere riutilizzato, ma spesso sono presenti nuove funzionalità che potrebbero richiedere circuiti aggiuntivi e nuove metodologie di test. Una scheda per uso generale consente di verificare il comportamento corretto delle funzionalità appena introdotte del circuito di test prima di produrre l'hardware finale da utilizzare in produzione, consentendo, in questo modo, di risparmiare costi aggiuntivi dovuti a possibili riprogettazioni necessarie per correggere alcuni bug o ottimizzare alcune funzionalità. Una scheda per uso generale può anche essere utilizzata per testare in via preliminare alcuni nuovi dispositivi, sviluppati entro i confini di progetti di innovazione, per esplorare alcune funzionalità e caratteristiche speciali della macchina di test e in generale per eseguire esperimenti. L'obiettivo di questa tesi di laurea magistrale, svolta in collaborazione con il Test Development Department di Infineon Technologies Italia situato nel Design Center di Pavia, è stato quello di progettare una General-Purpose Board per ETS88/364, un Automated Test Equipment (ATE), che può essere utilizzato per testare circuiti integrati denominati Gate Driver. La General-Purpose Board raccoglie segnali da due settori di ETS88 e li reindirizza, tramite circuiti riconfigurabili standard e alcuni jumper/connettori a una socket board o ad alcuni connettori della probe card. La socket board, chiamata anche Dut Board, ospiterà solo le capacità specifiche del socket e dei pin di uscita del dispositivo. L'idea è di indirizzare qualsiasi tipo di Gate Driver (1ED-2ED-6ED 700/1200 V) e strutturare parte di progetti di innovazione. Un'ulteriore caratteristica della scheda è quella di poter portare segnali ETS88 a moduli esterni per eseguire funzioni speciali, come la generazione di impulsi ad alta corrente, test ad alta tensione o condizionamento speciale di segnali di temporizzazione. Poiché il numero di risorse dell'ATE è limitato, è possibile riconfigurare la scheda per testare diversi dispositivi tramite relè e ponticelli, quest'ultimo che offre un grado di libertà maggiore, essendo facilmente spostabile dall'utente della scheda in base alle esigenze. Nei prossimi capitoli verrà presentata brevemente la famiglia dei circuiti integrati ad alta tensione, seguita da una panoramica sul campo dell'ingegneria dei test, focalizzando l'attenzione in particolare sulla piattaforma ETS88. Nei capitoli successivi verrà introdotto il concetto alla base dell'architettura della scheda e verrà presentata la progettazione completa. Infine, dopo aver mostrato le caratteristiche principali della scheda, verrà mostrata una struttura specifica per il test della corrente di dispersione HV, analizzando i vantaggi che questa nuova soluzione apporta rispetto alle misurazioni effettuate con le vecchie strutture.