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高可靠性的高電壓開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高可靠性的高電壓可電子控制的開關(guān)，所述開關(guān)由具有不同特性的不同類型的繼電器的組合形成，例如機(jī)電式繼電器和光電繼電器。所述繼電器根據(jù)一定的序列閉合和/或打開，所述序列避免在降低所述機(jī)電式繼電器使用壽命的條件下致動(dòng)此類復(fù)合開關(guān)的機(jī)電式繼電器使之閉合或打開，即使所述復(fù)合開關(guān)在高電壓條件下熱切換也是如此。所述切換序列以處于提供低導(dǎo)通電阻、低串?dāng)_、低電容和/或低泄漏的狀態(tài)的所述繼電器結(jié)束。所述開關(guān)可為相對緊湊的，從而允許構(gòu)造用作自動(dòng)測試系統(tǒng)的開關(guān)矩陣的儀器。
【專利說明】
高可靠性的高電壓開關(guān)

【背景技術(shù)】
[0001]電子部件(例如半導(dǎo)體器件)在其制造過程中經(jīng)常使用自動(dòng)測試設(shè)備進(jìn)行測試，有時(shí)進(jìn)行多次測試。為了進(jìn)行這些測試，自動(dòng)測試設(shè)備可包括產(chǎn)生或測量測試信號(hào)的儀器，使得可在特定器件上測試一系列操作條件。儀器可產(chǎn)生或測量數(shù)字信號(hào)的模式以允許在半導(dǎo)體器件內(nèi)測試數(shù)字邏輯。其他儀器可產(chǎn)生高頻模擬信號(hào)，而另一些可產(chǎn)生任意形狀的波形。一些儀器還可產(chǎn)生或測量相對較高的電壓，以用于測試器件的高電壓部分或用于向待測器件供電。
[0002]為了支持多種類型器件的測試，或者為了支持在相同類型的器件上運(yùn)行多個(gè)測試，可配置自動(dòng)測試系統(tǒng)，以便不同的儀器可在不同的時(shí)間耦合至不同的測試點(diǎn)。測試系統(tǒng)可包括開關(guān)矩陣，其允許將多個(gè)儀器中的任一個(gè)切換到多個(gè)測試點(diǎn)中的任一個(gè)。
[0003]對于低電壓信號(hào)，不論是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，開關(guān)矩陣可用簧片繼電器來實(shí)施。簧片繼電器是機(jī)電式繼電器，當(dāng)斷開時(shí)其提供低導(dǎo)通電阻和低泄漏電流。對于較高的電壓，也可使用機(jī)電式繼電器。然而，在機(jī)電式繼電器中較高電壓信號(hào)的切換可產(chǎn)生可靠性問題，而用較低電壓信號(hào)則不會(huì)產(chǎn)生該問題。作為一個(gè)例子，切換高電壓的機(jī)電式繼電器可能會(huì)“粘住”，使得其在操作一段時(shí)間之后存在開啟可靠性問題。
[0004]用于切換高電壓的機(jī)電式繼電器的接觸電阻還可能不可預(yù)見地變化。對于測試系統(tǒng)而言，接觸電阻的變化可能尤其是成問題的，因?yàn)樯踔罥歐姆的接觸電阻的變化就可改變測試結(jié)果。例如，繼電器可被設(shè)計(jì)用于大約50毫歐的標(biāo)稱接觸電阻。作為預(yù)期的導(dǎo)通電阻的百分比，I歐姆的變化將是顯著的。在自動(dòng)測試系統(tǒng)中，繼電器可在單個(gè)器件的測試過程中多次切換到不同的配置中，并且一天可測試數(shù)千個(gè)器件。因此，如果繼電器在甚至數(shù)萬次的切換之后發(fā)生故障，則繼電器將在使用非常短的時(shí)間之后發(fā)生故障。
[0005]過去，水銀可潤濕開關(guān)有時(shí)用于降低較高電壓信號(hào)的可靠性問題。這些開關(guān)包含水銀，其可用于快速且可靠地閉合繼電器而沒有電弧放電。水銀潤濕的開關(guān)比干切換繼電器具有顯著更長的壽命。然而，最近水銀開關(guān)已經(jīng)變成不受喜愛的，因?yàn)樗鼈儾贿m用于現(xiàn)在的測試系統(tǒng)，現(xiàn)在的測試系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成允許在多個(gè)取向上設(shè)置測試頭。因?yàn)樗y開關(guān)是位置敏感的，所以如果測試頭被移動(dòng)至開關(guān)不工作的位置，則測試系統(tǒng)可能不按預(yù)期運(yùn)行。此夕卜，由于環(huán)境問題水銀開關(guān)在某些位置可能是被禁止的。
[0006]因此，一些測試系統(tǒng)使用“干燥的”機(jī)電式繼電器，即使對于高電壓信號(hào)也是如此?？山ㄗh此類測試系統(tǒng)的所有者不重新配置該測試系統(tǒng)，以便使繼電器在高電壓通過其時(shí)切換。有時(shí)稱為“熱切換”的此類切換可導(dǎo)致繼電器在相對較少循環(huán)次數(shù)后發(fā)生故障。
[0007]熱切換可用于自動(dòng)測試系統(tǒng)和其他應(yīng)用。對于測試半導(dǎo)體器件，測試系統(tǒng)的通過量是制造設(shè)施中效率的重要貢獻(xiàn)者。熱切換允許測試系統(tǒng)在測試工作中從一個(gè)階段迅速移動(dòng)至另一階段，從而提高通過量。為了解決熱切換的可靠性問題，自動(dòng)測試儀器的一些用戶已經(jīng)建立了測試系統(tǒng)接口板，其包括在熱切換時(shí)不易損壞的相對較大的繼電器。此外，這些繼電器可安裝在插座中，使得如果發(fā)生故障，則繼電器可易于更換。
[0008]使用機(jī)電式開關(guān)的替代形式包括使用固態(tài)繼電器，例如光電繼電器。然而，固態(tài)繼電器具有比簧片繼電器更高的導(dǎo)通電阻。對于包括自動(dòng)測試系統(tǒng)的一些應(yīng)用，高的導(dǎo)通電阻是不可取的。此外，固態(tài)開關(guān)可產(chǎn)生串?dāng)_，其可妨礙測試操作。
[0009]用于避免對熱切換的需要的另外的替代形式是配置測試系統(tǒng)以避免對切換高電壓儀器的需要。可提供足夠數(shù)量的高電壓儀器使得接收高電壓信號(hào)的每個(gè)測試點(diǎn)均可具有至儀器的專屬連接。然而，該方法可能是昂貴的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]通過復(fù)合開關(guān)提供高電壓的可靠切換，所述復(fù)合開關(guān)包括機(jī)電式開關(guān)器件和固態(tài)開關(guān)器件。在跨越機(jī)電式開關(guān)器件的端子存在潛在的損壞性電壓時(shí)，要打開或閉合復(fù)合開關(guān)，根據(jù)避免致動(dòng)機(jī)電式開關(guān)器件的序列來控制單獨(dú)的開關(guān)器件。致動(dòng)復(fù)合開關(guān)的組成開關(guān)器件的順序可取決于復(fù)合開關(guān)是打開的還是閉合的，從而允許機(jī)電式開關(guān)器件在打開序列和閉合序列中與潛在的損壞性電壓隔離。
[0011]在一些實(shí)施例中，固態(tài)開關(guān)器件和機(jī)電式開關(guān)器件可被配置并控制為復(fù)合開關(guān)，使得在閉路循環(huán)中，機(jī)電式開關(guān)器件閉合而固態(tài)開關(guān)處于高電阻狀態(tài)。可連接這些部件使得其在復(fù)合開關(guān)的端子之間形成分壓器。因此，跨越復(fù)合開關(guān)端子的任何電壓跨越固態(tài)開關(guān)的較高電阻分布，從而使機(jī)電式開關(guān)器件與高電壓隔離。在打開序列中，切換序列可以反向使得機(jī)電式開關(guān)器件也被致動(dòng)，同時(shí)通過固態(tài)開關(guān)器件與高于閾值的電壓隔離。
[0012]在一些實(shí)施例中，固態(tài)開關(guān)器件和機(jī)電式開關(guān)器件可被配置并控制為復(fù)合開關(guān)，使得在閉路循環(huán)中，機(jī)電式開關(guān)器件閉合，同時(shí)閉合固態(tài)開關(guān)器件，從而完成提供低電壓降的跨越機(jī)電式開關(guān)器件端子的連接。
[0013]在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)機(jī)電式開關(guān)器件可與兩個(gè)或多個(gè)固態(tài)開關(guān)器件聯(lián)合使用。這些固態(tài)開關(guān)器件可具有不同的電性能參數(shù)。一個(gè)固態(tài)開關(guān)器件可具有低導(dǎo)通電阻以用于完成跨越機(jī)電式開關(guān)器件端子的連接。另一個(gè)隔離機(jī)電式開關(guān)器件的固態(tài)開關(guān)器件可具有低的斷開電容。具有低的斷開電容的固態(tài)開關(guān)器件可使機(jī)電式開關(guān)器件與高于閾值的電壓隔離，所述閾值與可靠性的降低相關(guān)，即使跨越復(fù)合開關(guān)的熱切換電壓是交流電壓或包括瞬態(tài)分量也是如此。
[0014]開關(guān)器件的各種配置可用于形成復(fù)合開關(guān)。對于打開狀態(tài)中的低泄漏，機(jī)電式開關(guān)器件可與固態(tài)開關(guān)器件串聯(lián)。對于復(fù)合開關(guān)的低導(dǎo)通電阻，機(jī)電式開關(guān)器件可與固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)。對于低導(dǎo)通電阻和低泄漏，復(fù)合開關(guān)可包括多個(gè)機(jī)電式開關(guān)器件，從而提供與固態(tài)切換元件串聯(lián)的通路并分流固態(tài)切換元件。
[0015]在一些實(shí)施例中，多個(gè)固態(tài)開關(guān)器件可用于復(fù)合開關(guān)中。固態(tài)開關(guān)器件可具有不同的特性，并且可以使得在不同時(shí)間致動(dòng)不同的固態(tài)開關(guān)器件的序列來控制。在一些具體實(shí)施例中，在復(fù)合開關(guān)中可采用至少兩個(gè)固態(tài)開關(guān)器件。一個(gè)器件可具有較低的電容，但較高的電阻。其他可具有較低的電阻，但較高的電容。這些部件可被配置并被操作，使得不管是電阻分壓器還是電容分壓器均由固態(tài)開關(guān)器件在致動(dòng)復(fù)合開關(guān)的過程中的任何時(shí)間形成，跨越任何機(jī)電式開關(guān)器件的電壓在機(jī)電式開關(guān)器件打開或閉合時(shí)是相對低的。
[0016]在一些實(shí)施例中，機(jī)電式開關(guān)器件可為簧片繼電器。此類部件可提供低導(dǎo)通電阻和高隔離度，并且可不含水銀。此類部件還可提供低串?dāng)_。復(fù)合開關(guān)可被配置成使得在閉合狀態(tài)和/或打開狀態(tài)下，一個(gè)或多個(gè)機(jī)電式開關(guān)器件(例如簧片繼電器)的性能控制復(fù)合開關(guān)的性能。然而，在致動(dòng)復(fù)合開關(guān)的過程中通過接合固態(tài)切換元件以使機(jī)電式開關(guān)器件與跨越復(fù)合開關(guān)端子的全電壓隔離，從而保護(hù)敏感的機(jī)電式開關(guān)器件(例如簧片繼電器)免受損壞。這樣，即使對于熱切換情況也可獲得所需的切換性能。
[0017]根據(jù)一些實(shí)施例，復(fù)合開關(guān)提供良好的隔離度、低泄漏、低串?dāng)_和低電容。此類開關(guān)器件非常適用于自動(dòng)測試系統(tǒng)。包括多個(gè)此類復(fù)合開關(guān)的交叉點(diǎn)開關(guān)可被配置為用于插入自動(dòng)測試系統(tǒng)的儀器。
[0018]因此，在一些方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為復(fù)合開關(guān)。
[0019]在另外的方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為用于使用多個(gè)復(fù)合開關(guān)的自動(dòng)測試系統(tǒng)的儀器。
[0020]在另外的方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為操作復(fù)合開關(guān)的方法。
[0021]上述為由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的非限制性內(nèi)容。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖并非意圖按比例繪制。在附圖中，在多張圖中所示的每個(gè)相同或近乎相同的部件由相同的標(biāo)號(hào)代表。為了清晰起見，并非對每張附圖中的每個(gè)部件都進(jìn)行了標(biāo)記。在圖中:
[0023]圖1A為測試系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的示意圖；
[0024]圖1B為實(shí)施開關(guān)矩陣的儀器的示例性實(shí)施例的示意圖；
[0025]圖2A為復(fù)合開關(guān)的第一示例性實(shí)施例的示意圖；
[0026]圖2B為示出了致動(dòng)圖2A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0027]圖3A為復(fù)合開關(guān)的第二示例性實(shí)施例的示意圖；
[0028]圖3B為示出了致動(dòng)圖3A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0029]圖4A為復(fù)合開關(guān)的第三示例性實(shí)施例的示意圖；
[0030]圖4B為示出了致動(dòng)圖4A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0031]圖5A為復(fù)合開關(guān)的第四示例性實(shí)施例的示意圖；
[0032]圖5B為示出了致動(dòng)圖5A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0033]圖6A為復(fù)合開關(guān)的第五示例性實(shí)施例的示意圖；
[0034]圖6B為示出了致動(dòng)圖6A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0035]圖7A為復(fù)合開關(guān)的第六示例性實(shí)施例的示意圖；
[0036]圖7B為示出了致動(dòng)圖7A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0037]圖8A為復(fù)合開關(guān)的第七示例性實(shí)施例的示意圖；
[0038]圖8B為示出了致動(dòng)圖8A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0039]圖9A為復(fù)合開關(guān)的第八示例性實(shí)施例的示意圖；
[0040]圖9B為示出了致動(dòng)圖9A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0041]圖1OA為復(fù)合開關(guān)的第九示例性實(shí)施例的示意圖；
[0042]圖1OB為示出了致動(dòng)圖1OA的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0043]圖1lA為復(fù)合開關(guān)的第十示例性實(shí)施例的示意圖；
[0044]圖1lB為示出了致動(dòng)圖1lA的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表；
[0045]圖12A為復(fù)合開關(guān)的第十一示例性實(shí)施例的示意圖；以及
[0046]圖12B為示出了致動(dòng)圖12A的復(fù)合開關(guān)的操作序列的表。

【具體實(shí)施方式】
[0047]本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到并理解，通過使用復(fù)合開關(guān)可提高自動(dòng)測試系統(tǒng)的可靠性，所述復(fù)合開關(guān)通過操作根據(jù)序列控制的不同特性的多個(gè)開關(guān)器件而形成。開關(guān)器件中的一者或多者可為機(jī)電式繼電器，例如簧片繼電器或微機(jī)電機(jī)械加工(MEM)器件。雖然這些開關(guān)器件可為當(dāng)熱切換高電壓時(shí)易于損壞的類型，但開關(guān)器件的配置和操作序列可使得機(jī)電式開關(guān)器件在切換時(shí)與聞電壓隔尚。
[0048]此類復(fù)合開關(guān)可用于期望進(jìn)行高于閾值的電壓的熱切換的其他設(shè)置，所述閾值與可靠性的降低相關(guān)。例如，在電源控制器件，例如與“智能電網(wǎng)”相關(guān)的那些中，此類復(fù)合開關(guān)也可為有用的。因此，雖然本文結(jié)合復(fù)合開關(guān)在自動(dòng)測試系統(tǒng)中的用途描述了復(fù)合開關(guān)，但是應(yīng)當(dāng)理解，該環(huán)境是示例性的而不是對所公開的發(fā)明構(gòu)思的限制。
[0049]圖1A為如本文所述的復(fù)合開關(guān)可用于其中的用于測試半導(dǎo)體器件的自動(dòng)測試系統(tǒng)的示意圖。可使用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)來構(gòu)造測試系統(tǒng)100。然而，在圖示實(shí)施例中，使用復(fù)合開關(guān)替代簧片繼電器來構(gòu)造測試系統(tǒng)100。
[0050]圖1A示出了測試系統(tǒng)100包括測試頭120。如在常規(guī)的測試系統(tǒng)中，測試頭120包括多個(gè)儀器板110A，110B...1101。每個(gè)儀器板均包含電子電路以產(chǎn)生和/或測量施加到待測器件140上的測試信號(hào)。
[0051]在操作中，電信號(hào)通過信號(hào)傳送接口耦合在儀器板110A，110B- 1101和待測器件140之間。
[0052]在圖1A示出的實(shí)施例中，信號(hào)傳送接口包括測試頭120內(nèi)的信號(hào)通路122。信號(hào)通路122可以任何合適的方式(包括如背板上的軌跡)使用電纜或使用任何其他合適的互連技術(shù)而形成。
[0053]在示出的實(shí)施例中，信號(hào)傳送接口包括器件接口板132。器件接口板132可使用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)來構(gòu)造，以在設(shè)計(jì)用于與測試頭120內(nèi)的信號(hào)通路122對齊的耦接頭130和設(shè)計(jì)用于與待測器件140對齊的耦接頭134之間路由發(fā)送信號(hào)。耦接頭130可以任何合適的方式實(shí)施。例如，耦接頭130可作為一個(gè)或多個(gè)電連接器或插入器實(shí)施。
[0054]相似地，耦接頭134可以任何合適的方式實(shí)施。然而，耦接頭134的具體實(shí)施可取決于待測器件140的性質(zhì)和其被測試的制造狀態(tài)二者。例如，為了測試封裝的半導(dǎo)體器件，耦接頭134可為適于容納封裝的半導(dǎo)體器件的插座。作為另外一種選擇，待測器件140可在仍然在半導(dǎo)體晶片上時(shí)被測試。在這種情況下，耦接頭134可使用被設(shè)計(jì)用于與半導(dǎo)體晶片表面上的焊盤接觸的導(dǎo)電探針來實(shí)施。因此，應(yīng)當(dāng)理解，耦接頭130和耦接頭134的具體實(shí)施不是本發(fā)明的關(guān)鍵。
[0055]如在常規(guī)測試系統(tǒng)中，器件接口板132可被配置成用于具體的待測器件。除了在待測器件的測試頭和測試點(diǎn)之間路由發(fā)送信號(hào)外，器件接口板132可包含進(jìn)行信號(hào)路由的電子部件或未受測試頭120內(nèi)的儀器110A，I1B…1101支持的處理功能。
[0056]能夠在不同類型的待測器件上的不同位置處產(chǎn)生和測量不同類型的測試信號(hào)可在操作測試系統(tǒng)100的過程中的不同時(shí)間引起重新排列儀器板110A，IlOB…1101和待測器件140之間的連接。實(shí)際上，圖1A提供了測試系統(tǒng)配置的簡化示意圖。圖1A示出了測試單個(gè)待測器件140的測試系統(tǒng)100。在許多實(shí)施例中，測試系統(tǒng)可同時(shí)測試多個(gè)待測器件。此外，每個(gè)待測器件均可包括多個(gè)功能區(qū)域，所述功能區(qū)域由于測試信號(hào)的數(shù)量和類型的限制不能被同時(shí)測試，所述測試信號(hào)可由儀器板110A，IlOB-1lOI上的電路產(chǎn)生或測量。相反，在執(zhí)行所有的功能區(qū)域均被測試的測試工作的過程中，可執(zhí)行多個(gè)單獨(dú)的測試。測試的執(zhí)行可引起重新配置儀器板110A，110B- 1101和待測器件140之間的連接。
[0057]為了便于重新配置這些連接，測試系統(tǒng)100可包括多個(gè)開關(guān)器件。為了便于重新排列儀器板110A，110B- 1101上的電路和待測器件140上的測試點(diǎn)之間的連接，器件接口板132上可包括一個(gè)或多個(gè)開關(guān)器件，如本領(lǐng)域中所已知的。這些開關(guān)器件可由在測試系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(未示出)上執(zhí)行的程序或以任何其他合適的方式控制。開關(guān)器件可打開或閉合以將儀器板中具體的儀器板連接至待測器件140上的具體位置。
[0058]在一些情況下，在器件接口板上添加功能可提供有用的靈活性。然而，在其他情況下，期望配置測試系統(tǒng)100以用于在不使用器件接口板132上另外的部件的情況下使用以其他方式安裝在測試系統(tǒng)中的儀器板110A，IlOB…1101上所包含的功能來測試許多不同類型的器件。因此，在一些實(shí)施例中，期望在測試頭120內(nèi)的廣義配置中包括開關(guān)器件。這樣，測試系統(tǒng)100可易于被配置為用于測試具體的待測器件而不需要復(fù)雜的或成本增加的在器件接口板132上包括開關(guān)器件。用于將開關(guān)器件組裝在測試頭120內(nèi)的技術(shù)的一個(gè)例子由圖1B提供。
[0059]圖1B示出了儀器板110，其可安裝在測試頭120內(nèi)使得其可連接至信號(hào)通路122。在圖1B的例子中，儀器板110包括輸入170和輸出180。當(dāng)用于測試系統(tǒng)中時(shí)，例如測試系統(tǒng)100(圖1A)，輸入170可連接至運(yùn)行至儀器110A，110B-1101中的一者或多者的信號(hào)通路122中的一些。輸出180可連接至通過耦接頭130將信號(hào)路由發(fā)送至待測器件140的其他信號(hào)通路122。在儀器110內(nèi)，開關(guān)矩陣150可被配置成將輸入170中的任一者連接至輸出180中的任一者。
[0060]在圖1B示出的具體例子中，存在三條輸入線路170，指定為輸入線路17(^17(^和1703。存在四條輸出線路180，指定為輸出線路WO1、輸出線路1802、輸出線路1803和輸出線路1804。可控制開關(guān)矩陣150內(nèi)的開關(guān)器件以將輸入線路170中的任一者連接至輸出線路180中的任一者。在本例中，為了提供該功能，開關(guān)矩陣150包括12個(gè)開關(guān)器件。每個(gè)開關(guān)器件將輸入線路170中的一者連接至輸出線路180中的一者。例如，如圖所示，開關(guān)器件1501；1具有連接至輸入線路HO1的端子152。開關(guān)器件1501;1還具有連接至輸出線路WO1的端子154，使得開關(guān)器件150Μ可將輸入線路HO1連接至輸出線路ISOp相似地，開關(guān)器件150“顯示為將輸入線路HO1連接至輸出線路1804。開關(guān)器件1503;1顯示為將輸入線路1703連接至輸出線路180i。開關(guān)器件1503，4顯示為將輸入線路1703連接至輸出線路1804。顯示了矩陣150內(nèi)的其他開關(guān)器件，但為簡單起見未編號(hào)。
[0061]在操作中，可通過啟動(dòng)與這兩條線路相關(guān)的開關(guān)器件將輸入線路連接至輸出線路。例如，為了將輸入線路HO1連接至輸出線路ISO1，開關(guān)器件1501:1可置于低電阻狀態(tài)。反之，為了使輸入線路HO1與輸出線路ISO1斷開，開關(guān)器件150Μ可置于高電阻。低電阻狀態(tài)有時(shí)可稱為“導(dǎo)通”或“閉合”狀態(tài)，而高電阻狀態(tài)有時(shí)可稱為“斷開”或“打開”狀態(tài)。
[0062]在測試系統(tǒng)的操作中，通常有利的是，形成信號(hào)通路(例如通過開關(guān)器件150Μ形成)的連接為低電阻的。此外，在一些實(shí)施例中，提供可“熱切換的”開關(guān)器件也可為有利的。熱切換引起開關(guān)器件的打開或閉合，同時(shí)跨越其端子(例如端子152或154)存在工作電壓。例如，當(dāng)在執(zhí)行測試工作的過程中重新配置測試系統(tǒng)時(shí)，可出現(xiàn)此種情況。根據(jù)待測器件的性質(zhì)以及產(chǎn)生或測量在測試過程中使用的信號(hào)的儀器的性質(zhì)，跨越任何開關(guān)器件端子(例如端子152和154)的電壓可為大約幾伏特至數(shù)十伏特。這些水平的電壓可引起常規(guī)開關(guān)器件的可靠性問題。此類問題可包括使用壽命降低或可靠性降低。
[0063]在圖1B所示的配置中使用不易受與熱切換有關(guān)的可靠性問題影響的較大部件也許是不可能的，因?yàn)檩^大的開關(guān)器件可能無法物理地裝配在儀器板110上可用的空間中。就這一點(diǎn)而言，應(yīng)當(dāng)理解，圖1B為開關(guān)矩陣儀器的簡化圖解。在測試系統(tǒng)中，與圖1B所示相比，可以存在更多的輸入線路和輸出線路。例如，在一些實(shí)施例中，開關(guān)矩陣儀器可具有24條輸入線路和8條輸出線路，從而需要96個(gè)單獨(dú)的開關(guān)器件以實(shí)施開關(guān)矩陣。在這種情況下，較大的開關(guān)器件可妨礙測試系統(tǒng)內(nèi)部的儀器的使用。然而，使用較小但可靠性較差的部件可妨礙測試頭120內(nèi)部的儀器的使用。可靠性較差的部件例如可使用安裝技術(shù)安裝在器件接口板132上，所述安裝技術(shù)向開關(guān)器件提供準(zhǔn)備好的通路，使得如果發(fā)生故障，則開關(guān)器件可易于更換。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，足夠小且足夠可靠以并入開關(guān)矩陣儀器板上的開關(guān)器件作為復(fù)合開關(guān)實(shí)施。復(fù)合開關(guān)可由任何合適類型的機(jī)電式開關(guān)器件和固態(tài)開關(guān)器件組裝而成。在一些實(shí)施例中，三種不同類型的開關(guān)器件的組合可用于構(gòu)造復(fù)合開關(guān)(也稱為組合開關(guān))。
[0065]在圖2Α、3Α...12Α的圖示實(shí)施例中，用于形成復(fù)合開關(guān)的開關(guān)器件包括機(jī)電式開關(guān)和兩種類型的固態(tài)開關(guān)器件。機(jī)電式開關(guān)器件可為本領(lǐng)域中已知的簧片繼電器。固態(tài)開關(guān)器件可作為光電MOSFET (optoMOSFET)(受LED產(chǎn)生的光控制的MOSFET開關(guān))實(shí)施。兩個(gè)光電MOSFET可具有不同的參數(shù)。因此，復(fù)合開關(guān)的部件可為:
[0066]1.機(jī)電式開關(guān)；
[0067]2.光電M0SFET，低斷開電容；
[0068]3.光電M0SFET，低導(dǎo)通電阻。
[0069]復(fù)合開關(guān)可由各個(gè)類型的零個(gè)或多個(gè)元件的組合來構(gòu)造。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施例中，可使用不同的或另外的元件來構(gòu)造復(fù)合開關(guān)。用于形成復(fù)合開關(guān)的開關(guān)器件可為本領(lǐng)域中已知的開關(guān)器件。這些開關(guān)器件和復(fù)合開關(guān)總體上可通過一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來表征。表I列出了可表征開關(guān)器件的代表性參數(shù)。
[0070]表I
[0071]

【權(quán)利要求】
1.一種具有第一端子和第二端子以及內(nèi)部端子的復(fù)合開關(guān)，所述復(fù)合開關(guān)包括: 機(jī)電式開關(guān)器件，其具有第一端子和第二端子； 第一固態(tài)開關(guān)器件，其具有第一端子和第二端子；以及 第二固態(tài)開關(guān)器件，其具有第一端子和第二端子， 其中: 所述機(jī)電式開關(guān)器件和所述第一固態(tài)開關(guān)器件在所述復(fù)合開關(guān)的所述第一端子和所述復(fù)合開關(guān)的所述內(nèi)部端子之間并聯(lián)，并且所述第二固態(tài)開關(guān)器件連接在所述復(fù)合開關(guān)的所述內(nèi)部端子和所述復(fù)合開關(guān)的所述第二端子之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述第一固態(tài)開關(guān)器件包括第一控制輸入； 所述機(jī)電式開關(guān)器件包括第二控制輸入； 所述第二固態(tài)開關(guān)器件包括第三控制輸入； 所述復(fù)合開關(guān)還包括用于控制閉合序列的控制電路，所述閉合序列包括: 在所述第一控制輸入處產(chǎn)生將所述第一固態(tài)開關(guān)器件置于低電阻狀態(tài)的控制信號(hào)； 隨后在所述第二輸入處產(chǎn)生將所述機(jī)電式開關(guān)器件置于低電阻狀態(tài)的控制信號(hào)；以及 隨后在所述第三控制輸入處產(chǎn)生將所述第二固態(tài)開關(guān)器件置于低電阻狀態(tài)的控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述控制電路還適用于控制打開序列，所述打開序列包括: 在所述第三控制輸入處產(chǎn)生將所述第二固態(tài)開關(guān)器件置于高電阻狀態(tài)的控制信號(hào)； 隨后在所述第二輸入處產(chǎn)生將所述機(jī)電式開關(guān)器件置于高電阻狀態(tài)的控制信號(hào)；以及 隨后在所述第一控制輸入處產(chǎn)生將所述第一固態(tài)開關(guān)器件置于高電阻狀態(tài)的控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述機(jī)電式開關(guān)器件為簧片繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述第一固態(tài)開關(guān)器件和所述第二固態(tài)開關(guān)器件具有不同的導(dǎo)通電阻和不同的斷開電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述第一固態(tài)開關(guān)器件具有比所述第二固態(tài)開關(guān)器件低的導(dǎo)通電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合開關(guān)器件，其中: 所述第二固態(tài)開關(guān)器件具有比所述第一固態(tài)開關(guān)器件低的導(dǎo)通電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合開關(guān)器件，其中: 所述第二固態(tài)開關(guān)器件的所述導(dǎo)通電阻不超過所述機(jī)電式開關(guān)器件的所述導(dǎo)通電阻的四倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)器件，其中: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)器件包括第一開關(guān)器件；以及所述復(fù)合開關(guān)器件還包括被耦合以使根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)器件分流的第二機(jī)電式開關(guān)器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)器件，其中: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)器件包括第一開關(guān)器件；以及所述復(fù)合開關(guān)器件還包括被耦合以使根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合開關(guān)的所述第二固態(tài)開關(guān)器件分流的第二機(jī)電式開關(guān)器件。
11.一種具有第一端子和第二端子的復(fù)合開關(guān)，所述復(fù)合開關(guān)包括: 機(jī)電式開關(guān)器件，其具有第一端子和第二端子；以及 固態(tài)開關(guān)器件，其具有第一端子和第二端子， 其中: 通過所述機(jī)電式器件的所述第二端子耦合至所述固態(tài)開關(guān)器件的所述第一端子，所述機(jī)電式開關(guān)器件和所述固態(tài)開關(guān)器件在所述復(fù)合開關(guān)的所述第一端子和所述復(fù)合開關(guān)的所述第二端子之間串聯(lián)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述機(jī)電式開關(guān)器件為簧片繼電器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述固態(tài)開關(guān)器件包括光電繼電器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述機(jī)電式開關(guān)器件包括第一控制輸入； 所述固態(tài)開關(guān)器件包括第二控制輸入；以及 所述第一控制輸入和所述第二控制輸入被配置成用于分別控制所述機(jī)電式開關(guān)器件和所述固態(tài)開關(guān)器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合開關(guān)，還包括: 用于控制閉合序列的控制電路，所述閉合序列包括: 在所述第一控制輸入處產(chǎn)生將所述機(jī)電式開關(guān)器件置于低電阻狀態(tài)的控制信號(hào)；以及 隨后在所述第二控制輸入處產(chǎn)生將所述固態(tài)開關(guān)器件置于低電阻狀態(tài)的控制信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述控制電路還適用于控制打開序列，所述打開序列包括: 在所述第二控制輸入處產(chǎn)生將所述固態(tài)開關(guān)器件置于高電阻狀態(tài)的控制信號(hào)；以及 隨后在所述第一控制輸入處產(chǎn)生將所述機(jī)電式開關(guān)器件置于高電阻狀態(tài)的控制信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)器件，其中: 所述第一固態(tài)開關(guān)器件包括下列的串聯(lián)組合: 連接在所述復(fù)合開關(guān)第一端子和復(fù)合開關(guān)第一內(nèi)部端子之間的第一機(jī)電式開關(guān)器件，以及 連接在所述復(fù)合開關(guān)第一內(nèi)部端子和復(fù)合開關(guān)第二內(nèi)部端子之間的第一固態(tài)開關(guān)器件； 所述機(jī)電式開關(guān)器件包括連接在所述復(fù)合開關(guān)第一端子和所述復(fù)合開關(guān)第二內(nèi)部端子之間的第一機(jī)電式開關(guān)器件；以及 所述第二固態(tài)開關(guān)器件連接在所述復(fù)合開關(guān)第二內(nèi)部端子和復(fù)合開關(guān)第二端子之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 權(quán)利要求11的機(jī)電式開關(guān)器件包括第一機(jī)電式開關(guān)器件； 權(quán)利要求11的固態(tài)開關(guān)器件為第一固態(tài)開關(guān)器件；以及 根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)還包括: 與所述第一固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)的第二機(jī)電式開關(guān)器件； 與所述第二機(jī)電式開關(guān)器件和所述第一固態(tài)開關(guān)器件的所述并聯(lián)組合串聯(lián)的第二固態(tài)開關(guān)器件。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 權(quán)利要求11的機(jī)電式開關(guān)器件包括第一機(jī)電式開關(guān)器件； 權(quán)利要求11的固態(tài)開關(guān)器件包括第一固態(tài)開關(guān)器件；以及 根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)還包括: 與所述第一固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)的第二機(jī)電式開關(guān)器件； 與所述第二機(jī)電式開關(guān)器件和所述第一固態(tài)開關(guān)器件的所述并聯(lián)組合串聯(lián)的第二固態(tài)開關(guān)器件；以及 第三機(jī)電式開關(guān)器件，其被耦合以當(dāng)所述第三機(jī)電式開關(guān)器件處于低電阻狀態(tài)時(shí)使所述第一機(jī)電式開關(guān)器件和所述第二機(jī)電式開關(guān)器件與所述第二固態(tài)開關(guān)器件分流。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 權(quán)利要求11的機(jī)電式開關(guān)器件包括第一機(jī)電式開關(guān)器件； 權(quán)利要求11的固態(tài)開關(guān)器件包括第一固態(tài)開關(guān)器件；以及 根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)還包括: 與所述第一固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)的第二機(jī)電式開關(guān)器件； 與所述第二機(jī)電式開關(guān)器件和所述第一固態(tài)開關(guān)器件的所述并聯(lián)組合串聯(lián)的第二固態(tài)開關(guān)器件；以及 第三機(jī)電式開關(guān)器件，其被耦合以當(dāng)所述第三機(jī)電式開關(guān)器件處于低電阻狀態(tài)時(shí)使所述第二機(jī)電式開關(guān)器件與所述第二固態(tài)開關(guān)器件分流。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 權(quán)利要求11的機(jī)電式開關(guān)器件包括第一機(jī)電式開關(guān)器件； 權(quán)利要求11的固態(tài)開關(guān)器件包括第一固態(tài)開關(guān)器件；以及 根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)還包括: 與所述第一固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)的第二機(jī)電式開關(guān)器件； 與所述第二機(jī)電式開關(guān)器件和所述第一固態(tài)開關(guān)器件的所述并聯(lián)組合串聯(lián)的第二固態(tài)開關(guān)器件；以及 與所述第二固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)的第三機(jī)電式開關(guān)器件。
22.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 所述復(fù)合開關(guān)器件還包括第二機(jī)電式開關(guān)器件，所述第二機(jī)電式開關(guān)器件被耦合以在所述第二機(jī)電式開關(guān)器件處于低電阻狀態(tài)時(shí)使所述固態(tài)開關(guān)器件與第一機(jī)電式開關(guān)器件分流。
23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)，其中: 根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合開關(guān)包括第一開關(guān)器件；以及 所述復(fù)合開關(guān)還包括第二機(jī)電式開關(guān)器件，所述第二機(jī)電式開關(guān)器件并聯(lián)至所述固態(tài)開關(guān)器件。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK104170046SQ201380012644
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月5日
【發(fā)明者】詹姆斯·J·桑德斯三世, 埃里克·P·貝爾格隆 申請人:泰拉丁公司