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芯片测试的目的分类
苏州联业和精密科技有限公司
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根据芯片测试的目的,可以分为以下5种类型。

1)电学测试

电学测试是从待 测器件中鉴别并分离出有电气故障的器件。一个电气故障就是其屮一 个单元没有达到器件的性能规格。具体来讲,电学测试就是对待测器件(Device Under Test, DUT)施加一连串的电学激励并测试DUT的响应。对于所加的每一项激励,将所测得的响应和期望值相比较,任何一个器件如果所测得的响应在期望值范围之 外,这个器件就被认为是有故障的。

在生产模式中,电学测试的执行通常要使用一个测试系统或平台,它由一个测试仪和一个处理机组成,如图1所示。这样的测试系统又常被称为自动测试装置(Automatic Test Equipment, ATE)。測试仪执行测试,而处理机负责传送DUT到测试点和定位DUT,同时,负责在测试过程执行完之后把器件重新装入到另一个管子里。
VLSI自动测试设备

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图1 VLSI自动测试设备

测试仪进行的测试过程是由测试程序或测试软件控制,这些测试程序通常是由高级语言如C++或Pascal编写的。芯片测试过程由一系列的测试模块组成,每一测试模块测试DUT的某一特定参数。每一个测试模块内包括被测参数和必要的给定参数、测试激励以及测试时间信息。

有 两种版本的测试程序:一种是生产模式版本(Production Version),另一种是品质保证版本(Quality Assurance Version)。与QA版本相比,生产模式版本具有史严格的限制,而QA版本则接近于数据手册(Datasheet)。生产模式版本和QA版本之间限制 的差异或者防护带(Guard Bands)应该足够大,以便将由于整个测试过程中不稳定或噪声导致的误差 考虑在内。当然也不能太大,否则会导致超出被否决的范围(Over-rejection)。如果防护带选择恰当,任何一个器件只要通过了生产模式测试,几 乎就能通过数据手册上的限制,不管使用哪个测试仪器。

測试程序通常包括两种类型的测试模块,即参数测试和功能测试。功能测试检査器件能否执 行它的基本操作。参数测试检查器件是否表现出正确的电压、电流或者功率特性。参数测试通常是在一个节点处施加一个恒压并在那个节点处测量电流响应 (Force-Voltage-Measuer-Current, FVMC)或者施加恒流并测量电压响应(Force-Current-Measure-Voltage, FCMV).

电学测试通常是在室温下进行的,不过根据筛选时也需要在其他温度下测试, 比如在高温下更容易检测到闩锁效应,而在低温下更容易检测到热载流子故障。除了25℃外,其他一些标准测试温度包括-40℃、0℃、70℃、85℃、100℃和125℃。

2)老化测试

老 化测试是对封装好的电路进行可靠性测试(Reliability Test),它的主要目的是为了检出早期失效的器件,称为Infant Mortality。在该时期失效的器件一般是在硅制造工艺中引起的缺陷(即它厲于坏芯片,但在片上測试时并未发现)。在老化试验中,电路插在电路板上, 加上偏压,并放置在髙温炉中。图2所示即为老化测试版。图3所示为老化测试炉。 老化试验的温度、电压负载和吋间都因器件的不同而不同。问一种器件,不同的供应商也可能使用不同的条件。但比较通用的条件是温度在125~150℃,通电 电压在6.2~7.0V(— 般高出器件工作电压20%~40%),通电测试24~48小时。
老化测试版

 

 

 

 

 

图2 老化测试
老化测试炉

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图3 老化测试炉

老 化测试本质上是模仿DUT的工作寿命,因为在老化测试过程屮所施加的电学激励可以反映DUT在它整个可用寿命周期当中所经历的最坏悄况偏置。根据老化测试 进行的时间,所测得的可靠性信息可能会适合于DUT早期的工作寿命也可能适合于DUT用坏的时候。老化测试可以被用作一个可靠性监控或者一个生产筛子 (Production Screen),以降低器件潜在的早期失效率。

早斯故障(Early Life Failure,ELF)监控老化测试,顾名思义,执行此项是为广筛选出潜在的早期故障。这项操作最多需要168个小时.通常48小时就可以了。在ELF控老化测试之后的电学故障被称为早期故障,意思是有这种故陣的器件会在正常的操作过程中过早地失效。

高温操作寿命测试(High Temperature Operating Life, HTOL)与ELF监控老化测试相反,测试的是样品在被用坏的状态下的可靠性。HTOL测试操作需要1000个小时,中间在168小时和500小时的时候读取测试点。

为 了了解集成电路器件的使用寿命和可靠性,除了上述的老化测试外,常用加速试验使器件在较短的时间里失效,并进行失效机理分析,以便尽快找到失效原因,改进 设计或工艺条件,提高器件的寿命和可靠性。加速试验(Accelerated Test)是可靠性测试中的一种.一般选择一个或几个可能引起器件失效的加速因子,如潮气、温度、溶剂、润滑剂、沾污、一般的环境应力和剩余应力等,模拟 器件在实际使用过程中可能遇到的使用环境。对绝大多数集成电路产品来讲,最短的工作时间也有好几年,但是,制造的时间却很短,因此,在常规操作条件下做品 质测试(Qualification Test)是不太实际的,也是不经济的。对于使用寿命很长、 可靠性很高的产品来讲,在60%的置倌度(Confidence Level)条件下,以每千小时0.1%的失效速率(即103FIT,Failure Unit)测试产品,则无失效时间长达915 000小时,即若器件样本数为915,则要测试1000小时才会有一个器件失效;若器件的样本数为92,则要测 试10000小时才会有一个器件失效,这样的测试既不经济又费时,因此,必须在加速使用条件下进行測试。

3)特性测试

特 性测试也称为设计测试或验证测试。这类测试在生产之前进行,目的是验证设计的正确性,并且器件要满足所有的需求规范。需要进行功能测试和全面的AC/DC 测试。特性测试确定器件工作参数的范围。通常测试最坏情况,因为它比平均情况更容易评估.并且 通过此类测试的器件将会在其他任何条件下工作。选择一个能判断芯片好坏的测试做最坏情况測试,对两个或更多环境参数的每一种组合反复进行测试,并记录结 果。这就意味着要 改变诸如等不同的参数,重复进行功能测试和各种AD/DC测试。

特性测试诊断和修正设计的错误、测量芯片的特性、设定最终规范,并开发生产测试程 序。有时一些特性测试将进入器件的生产过程,以改善设计,提高良率。

4)生产测试

每一块加工的芯片都需要进行生产测试,它没有特性测试全面,但必须判定芯片是否符合设计的质量和要求。测试矢量需要高的故障覆盖率,但不需要覆盖所有的功能和数据类型,芯片测试时间(即测试费用)必须最小。不考虑故障诊断,只做通过不通过的判决。生产测试的特点就是时间短,但又必须检验器件的相关指标。它对每一个器件进行次性的检杳,不重复。只是在正常环境下测试这些DUT的参数是否符合器件的规格指标。

5)成品检测

将 采购到的器件集成到系统之前,系统制造商都要进行成品检测。根据具体情况,这个测试可以与生产测试相似,或者比生产测试更全面些,甚至可以在特定的应用系 统中测试。 成品检测亦可以随机抽样进行,抽样的多少依据器件的质量和系统的要求而定。成品检測最重要的目的就是避免将有缺陷的器件放人系统中,否则诊断成本会远远超 过成品检测的成本。


 

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联 系 人: 范艾文
电  话: 0512-63329178
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