用於半導體測試設備的高通態電流、低斷態漏電流小型封裝光繼電器

Small-Package Photorelays for Semiconductor Testers Combining High ON-State Current and Low OFF-State Leakage Current

東芝推出兩款用於半導體測試設備的光繼電器“TLP3487”與“TLP3491”，在小型P-SON4 [1]封裝中同時實現了高通態電流和低斷態漏電流。

半導體測試設備（ATE：自動測試設備）是一種透過對系統LSI和半導體記憶體等被測元件的各個引腳施加電壓和電流，以驗證其是否能正常運作的系統。此類設備需要對被測元件各個接腳的電源與訊號路徑進行通斷切換，因此採用MOSFET輸出型固態繼電器的光繼電器已廣泛應用。另一方面，在半導體測試設備中，繼電器的斷態漏電流可能導致測量誤差，要提高測量精度就必須降低漏電流。此外，電源控制與負載控制等應用也要求具備大電流承載能力，因此市場亟需能高水準滿足上述要求的開關元件。

新產品TLP3487與TLP3491透過最佳化MOSFET輸出端元件的設計，實現了高通態電流與低斷態漏電流兼備，這是東芝前代P-SON4封裝光繼電器[2]難以達成的。以往大電流應用場景中，通常需要將多個元件組合使用，因而導致因元件數量增加而引發的貼裝面積增大，以及斷態漏電流上升等問題。由於TLP3487與TLP3491同時支援高通態電流與低斷態漏電流，可實現單元件獨立使用，有助於減少元件數量與電路板佔用面積。

此外，新產品採用P-SON4封裝，相較於東芝現有產品使用的2.54SOP4封裝，其貼裝面積可減少約74%，相較於2.54SOP6封裝，可減少約84%，有利於實現高密度貼裝。

憑藉上述特性，新產品適用於需要低斷態漏電流的高精度測量應用，並可用於記憶體測試設備和SoC測試設備等半導體測試設備。

東芝將持續致力於進一步降低光繼電器的斷態漏電流，提升通流能力並推進小型化，不斷豐富產品陣容，滿足半導體測試設備對更高精度與更高密度的需求。

註：

[1]P ‑SON4 ：小型無引腳功率封裝

[2] 東芝現有產品TLP3481等

特點

  1. 具備低關斷電流（I OFF ）特性，可最大限度降低對量測訊號的影響
  2. 通態電流（I ON ）可達2A（最大值），適用於大電流工作場景
  3. 採用小型P ‑SON4封裝，適合高密度貼裝

特性說明

1. 具備低關斷電流（I OFF ）特性，可最大限度降低對量測訊號的影響

在測試設備應用中，繼電器在關閉狀態時流過的微小電流（洩漏電流）也可能導致測量值與訊號偏差。因此，最大限度地降低關閉電流（I OFF ）對提升測量精度至關重要。新產品最佳化MOSFET輸出級元件設計，同步實現了高通態電流與低斷態漏電流（以往在小型封裝中難以達成）。相較於現有產品[3] ，可有效抑制繼電器關斷時的洩漏電流。

  • TLP3487: 關閉電流 (IOFF) of 10nA (VOFF=60V) (最大值)
  • TLP3491: 關閉電流 (IOFF) of 1nA (VOFF=40V) (最大值)

註：

[3]TLP3481的關斷電流（I OFF ）在V OFF ＝40V時為10nA（最大值），在V OFF ＝60V時為1μA（最大）

2.通態電流（I ON ）可達2A（最大值），適用於大電流工作場景

Figure 1. DPS circuit block diagram
圖1：DPS電路方框圖

在半導體測試設備中，除訊號切換外，被測元件供電迴路等電源通路（如元件電源）也要承載數安培等級的大電流。因此，開關元件需要具備大電流承載能力。
兩款新產品均支援高達2A（最大值）的通態電流（I ON ），適用於供電、負載控制等大電流應用場景。

Figure 2. Example of reduction in component count and board space
圖2：元件數量與電路板佔用面積最佳化範例

以往大電流應用場景中，通常需要將多個裝置組合使用。然而，這種配置可能引發一些問題，例如因元件數量增加導致的貼裝面積增大，以及因組合配置可能產生的斷態漏電流上升。

由於TLP3487與TLP3491同時支援高通態電流與低斷態漏電流，可實現單元件獨立使用，有助於減少元件數量與電路板佔用面積（圖2）。

註：

[4]PMU是指參數測量單元。它是一個直流測量單元，可向被測器件施加電壓或電流，並測量其回授的電流或電壓。

3.採用小型P-SON4封裝，適合高密度貼裝

Figure 3. Package size comparison
圖3：封裝尺寸比較

半導體測試設備可同時對多個被測元件進行測量，因而需在有限的測試板上安裝大量繼電器。隨著處理速度提升等技術革新持續發展，對降低成本和高可靠性的需求也日益增長，因此測試板高密度整合已成必然趨勢。

新產品採用P-SON4封裝，貼片面積僅7.2mm²（典型值）。相較於傳統2.54SOP4封裝，其貼片面積可減少約74%；相較於2.54SOP6封裝，則可減少約84%，從而有力支持高密度貼裝。

應用

  • 用於評估記憶體、SoC、LSI等的半導體測試設備
  • 半導體測試設備配套週邊（探針卡、測試介面板［負載板］、I/O介面板等）

主要規格

(除非另有規定， Ta=25℃)

裝置型號 TLP3487 TLP3491
觸點 1a
(常開)
封裝 名稱 P-SON4
尺寸 (mm) 典型值 3.4×2.1×1.3
絕對最大額定值 斷態輸出端電壓 VOFF (V) 60
通態電流 ION (A) 2
通態電流（脈衝） IONP (A) 6
工作溫度 Topr (°C) -40 至 110
耦合電氣特性 觸發LED電流
IFT (mA)		 ION=1A 最大值 3
通態電阻
RON (mΩ)		 IF=5mA, ION=2A,
t < 1s		 最大值 130
電氣特性 斷態漏電流
IOFF (nA)		 VOFF=40V 最大值 - 1
VOFF=60V 最大值 10 1000
VOFF=20V,
Ta=50℃		 最大值 - 10
輸出電容
COFF (pF)		 V=0V, f=１MHz 典型值 200
絕緣特性 絕緣耐壓 BVS
(Vrms)		 AC, 60s 最小值 500
開關特性 導通時間 tON
(ms)		 IF=5mA,
VDD=20V,
RL=200Ω		 最大值 3
關斷時間 tOFF
(ms)		 最大值 0.5
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