用于半导体测试设备的高通态电流、低断态漏电流小型封装光继电器

用于半导体测试设备的高通态电流、低断态漏电流小型封装光继电器

东芝推出两款用于半导体测试设备的光继电器“TLP3487”与“TLP3491”,在小型P-SON4[1]封装中同时实现了高通态电流和低断态漏电流。

半导体测试设备(ATE:自动测试设备)是一种通过对系统LSI和半导体存储器等被测器件的各个引脚施加电压和电流,以验证其是否能正常工作的系统。此类设备需要对被测器件各个引脚的电源与信号通路进行通断切换,因此采用MOSFET输出型固态继电器的光继电器得到广泛应用。另一方面,在半导体测试设备中,继电器的断态漏电流可能导致测量误差,要提高测量精度就必须降低漏电流。此外,电源控制与负载控制等应用还要求具备大电流承载能力,因此市场亟需能高水平满足上述要求的开关器件。

新产品TLP3487与TLP3491通过优化MOSFET输出端器件的设计,实现了高通态电流与低断态漏电流兼备,这是东芝前代P-SON4封装光继电器[2]难以达成的。以往大电流应用场景中,通常需要将多个器件组合使用,因而导致因元器件数量增加而引发的贴装面积增大,以及断态漏电流上升等问题。由于TLP3487和TLP3491同时支持高通态电流与低断态漏电流,可实现单器件独立使用,有助于减少元器件数量与电路板占用面积。

此外,新产品采用P-SON4封装,相较于东芝现有产品使用的2.54SOP4封装,其贴装面积可减少约74%,相较于2.54SOP6封装,可减少约84%,有利于实现高密度贴装。

凭借上述特性,新产品适用于需要低断态漏电流的高精度测量应用,并可用于存储器测试设备和SoC测试设备等半导体测试设备。

东芝将继续致力于进一步降低光继电器的断态漏电流,提升通流能力并推进小型化,不断丰富产品阵容,满足半导体测试设备对更高精度与更高密度的需求。

注:

[1]P‑SON4:小型无引脚功率封装

[2] 东芝现有产品TLP3481等

特点

  1. 具备低关断电流(IOFF)特性,可最大限度降低对测量信号的影响
  2. 通态电流(ION)可达2A(最大值),适用于大电流工作场景
  3. 采用小型P‑SON4封装,适合高密度贴装

特性说明

1.具备低关断电流(IOFF)特性,可最大限度降低对测量信号的影响

在测试设备应用中,继电器处于关断状态时流过的微小电流(泄漏电流)也可能导致测量值与信号偏差。因此,最大限度地降低关断电流(IOFF)对提升测量精度至关重要。新产品优化MOSFET输出级器件设计,同步实现了高通态电流与低断态漏电流(以往在小型封装中难以达成)。相较于现有产品[3],可有效抑制继电器关断时的泄漏电流。

  • TLP3487:关断电流(IOFF)10nA(VOFF=60V)(最大值)
  • TLP3491:关断电流(IOFF)1nA(VOFF=40V)(最大值)

注:

[3]TLP3481的关断电流(IOFF)在VOFF=40V时为10nA(最大值),在VOFF=60V时为1μA(最大值)

2.通态电流(ION)可达2A(最大值),适用于大电流工作场景

图1:DPS电路方框图
图1:DPS电路方框图

在半导体测试设备中,除信号切换外,被测器件供电回路等电源通路(如器件电源)也要承载数安培级别的大电流。因此,开关器件需要具备大电流承载能力。
两款新产品均支持高达2A(最大值)的通态电流(ION),适用于供电、负载控制等大电流应用场景。

图2:元器件数量与电路板占用面积优化示例
图2:元器件数量与电路板占用面积优化示例

以往大电流应用场景中,通常需要将多个器件组合使用。然而,这种配置可能引发一些问题,例如因元器件数量增加导致的贴装面积增大,以及因组合配置可能产生的断态漏电流上升。

由于TLP3487和TLP3491同时支持高通态电流与低断态漏电流,可实现单器件独立使用,有助于减少元器件数量与电路板占用面积(图2)。

注:

[4]PMU是指参数测量单元。它是一个直流测量单元,可向被测器件施加电压或电流,并测量其反馈的电流或电压。

3.采用小型P-SON4封装,适合高密度贴装

图3:封装尺寸比较
图3:封装尺寸比较

半导体测试设备可同时对多个被测器件进行测量,因而需在有限的测试板上安装大量继电器。随着处理速度提升等技术革新持续发展,对降低成本和高可靠性的需求也日益增长,因此测试板高密度集成已成必然趋势。

新产品采用P-SON4封装,贴片面积仅为7.2mm²(典型值)。相较于传统2.54SOP4封装,其贴片面积可减少约74%;相较于2.54SOP6封装,则可减少约84%,从而有力支持高密度贴装。

应用

  • 用于评估存储器、SoC、LSI等的半导体测试设备
  • 半导体测试设备配套周边(探针卡、测试接口板[负载板]、I/O接口板等)

主要规格

(除非另有规定,Ta=25℃)

器件型号 TLP3487 TLP3491
触点 1a
(常开)
封装 名称 P-SON4
尺寸(mm) 典型值 3.4×2.1×1.3
绝对最大额定值 断态输出端电压VOFF(V) 60
通态电流ION(A) 2
通态电流(脉冲)IONP(A) 6
工作温度Topr(°C) -40至110
耦合电气特性 触发LED电流
IFT(mA)
ION=1A 最大值 3
通态电阻
RON(mΩ)
IF=5mA,ION=2A,t < 1s 最大值 130
电气特性 断态漏电流
IOFF(nA)
VOFF=40V 最大值 - 1
VOFF=60V 最大值 10 1000
VOFF=20V,Ta=50℃ 最大值 - 10
输出电容
COFF(pF)
V=0V,f=1MHz 典型值 200
绝缘特性 绝缘耐压BVS(Vrms) AC,60s 最小值 500
开关特性 导通时间tON(ms) IF=5mA,VDD=20V,RL=200Ω 最大值 3
关断时间tOFF(ms) 最大值 0.5
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