專利名稱：綜合型集成電路高溫動(dòng)態(tài)老化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜合型集成電路高溫動(dòng)態(tài)老化裝置，用于各種輸入信號(hào)少于64通道的數(shù)字邏輯電路、模擬電路、A/D、D/A、混合電路、門陣列電路、靜、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器電路(以下簡(jiǎn)稱試品)作高溫動(dòng)態(tài)老化試驗(yàn)，供用戶對(duì)品種廣泛的試品進(jìn)行老化篩選試驗(yàn)分析用。
隨著微電子行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出引腳數(shù)極多，復(fù)雜程度越來越高的集成電路(簡(jiǎn)稱IC)，IC的引腳數(shù)越多，往往意味著芯片具有更多的功能，許多高引腳數(shù)IC要求更為復(fù)雜的老化功能，在輸入信號(hào)方面比以前的要求更為復(fù)雜。目前市場(chǎng)上銷售和使用的IC試驗(yàn)設(shè)備基本上都是適用于單一品種的，如用戶需對(duì)使用的幾十種IC進(jìn)行動(dòng)態(tài)老化時(shí)往往要購(gòu)買幾個(gè)或幾十個(gè)試驗(yàn)裝置，該現(xiàn)狀存在以下缺點(diǎn)一、設(shè)備利用率低，互相不能兼顧，篩選成本提高。
二、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用大，占有大量廠房和操作人員，勞動(dòng)生產(chǎn)率低下。
三、自動(dòng)化程度低，用簡(jiǎn)單的EPROM信號(hào)發(fā)生器難以滿足日益復(fù)雜器件試驗(yàn)要求。
四、低功率的驅(qū)動(dòng)電路只能作動(dòng)態(tài)灌電流老化且?guī)дd能力低。
五、固定的老化板布線設(shè)計(jì)不能適應(yīng)IC型號(hào)、品種增加的需要，如每一種試品設(shè)計(jì)一種老化板大大增加設(shè)備和試驗(yàn)費(fèi)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于品種、類型廣泛、且總體體積小、自動(dòng)化程度高、成本低、試品多的IC高溫動(dòng)態(tài)老化篩選裝置。
本發(fā)明由一個(gè)信號(hào)控制電路控制至少一個(gè)置于高溫烘箱環(huán)境中的老化板，老化板裝載有試品，該信號(hào)控制電路具有一個(gè)模擬、數(shù)字信號(hào)發(fā)生裝置，該裝置發(fā)生并輸出集成電路老化所需要的模擬、數(shù)字信號(hào)，至信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置，信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置連接老化板，該信號(hào)控制電路還具有一個(gè)安裝有專用老化軟件的主控計(jì)算機(jī)，該主控計(jì)算機(jī)至通訊接口連接一個(gè)由單片機(jī)組成的下位機(jī)，下位機(jī)還連接至少一個(gè)模擬、數(shù)字信號(hào)發(fā)生裝置，信號(hào)回檢和二級(jí)電源回檢裝置連接至少一個(gè)二級(jí)老化電源，該二級(jí)老化電源與特定的老化板對(duì)接；所述二級(jí)老化電源在接到下位機(jī)的輸出電壓程控信號(hào)后，向老化板饋送試品工作電壓；所述模擬、數(shù)字信號(hào)發(fā)生裝置接到下位機(jī)的信號(hào)后編輯成老化數(shù)據(jù)、圖形信號(hào)至信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置，信號(hào)回檢和二級(jí)電源回檢裝置位機(jī)選通陣列開關(guān)接示波器，單獨(dú)顯示試品輸出端的工作狀態(tài)；該裝置二級(jí)電壓回檢置的輸入端和老化板上的二級(jí)電源輸入端連接，通過下位機(jī)接通訊接口，將二級(jí)電源測(cè)試數(shù)據(jù)回送到主控計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.設(shè)備利用率高，試驗(yàn)工位多達(dá)2000～12000工位，各種試品可在單一設(shè)備的四個(gè)區(qū)域中進(jìn)行不同品種、規(guī)格、不同試驗(yàn)電壓、不同封裝形式的老化試驗(yàn)。
2.設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用降低，占地面積小，操作人員減少，大大降低篩選老化成本。
3.用市售PC機(jī)作主控計(jì)算機(jī)，單片機(jī)作下位機(jī)，自動(dòng)化程度高，存儲(chǔ)信息量大，信息發(fā)送后PC機(jī)可脫機(jī)工作，可發(fā)生出寬范圍頻率、類別占空比的老化信號(hào)，且編程方便，特別是對(duì)于復(fù)雜程度高的IC芯片老化，極大地提高工作效率。
4.老化板設(shè)置了編程區(qū)區(qū)在同一塊老化板上可對(duì)相同封裝的、相同Vcc、地線引出端的任意試品作試驗(yàn)，大大減少了老化板的數(shù)量，減少篩選試驗(yàn)成本。
5.設(shè)置了信號(hào)回檢電路，保證每路數(shù)字信號(hào)在輸出短路、損壞或超差時(shí)產(chǎn)生超差報(bào)警信號(hào)，保證了試驗(yàn)的真實(shí)性、可靠性。
6.采用模塊化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度，縮短了更換備品的時(shí)間，便于維修，對(duì)于一些不可中斷的試驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
用本發(fā)明的試驗(yàn)裝置可對(duì)試品施加電應(yīng)力、時(shí)間應(yīng)力、溫度應(yīng)力，使試品加速暴露潛在缺陷，提早進(jìn)入早期失效，剔除不合格品，可廣泛應(yīng)用于集成電路的生產(chǎn)廠家，也可應(yīng)用于集成電路的使用廠、所。
下面結(jié)合圖進(jìn)一步說明本發(fā)明圖(1)是綜合型集成電路老化裝置方框圖。
圖(2)是通訊接口示意圖。
圖(3)是信號(hào)發(fā)生裝置方框圖。
圖(4)是信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置方框圖。
圖(5)是老化板編程、網(wǎng)絡(luò)吸收示意圖。
本裝置的試驗(yàn)腔可放置48塊標(biāo)準(zhǔn)寬度的老化板，可分為4個(gè)不同老化電壓的工作區(qū)，每區(qū)為12塊老化板、老化板上裝有老化夾具、隔離電阻、RC元件組成的終端吸收網(wǎng)絡(luò)，老化板前端的編程區(qū)裝有64個(gè)二選一短路器，作用于輸入的64路數(shù)字信號(hào)，根據(jù)相應(yīng)管腳是輸入還是輸出來進(jìn)行選擇。輸入狀態(tài)時(shí)使數(shù)字信號(hào)與老化器件輸入管腳的隔離電阻接通，輸出狀態(tài)時(shí)使灌電流老化電平(Vmux)與老化器件輸出管腳隔離電阻接通。
老化板采用雙層或多層印制板，平行放置，插拔容易，安裝牢固，電信號(hào)連接可靠，通過調(diào)節(jié)高溫箱控制器，調(diào)節(jié)老化室試品工作溫度。老化板輸出端與信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置、二級(jí)老化電源裝置、信號(hào)回檢和二級(jí)老化電源回檢裝置接通。信號(hào)控制電路由一個(gè)安裝有老化專用軟件的主控計(jì)算機(jī)與下位機(jī)相連，主控計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱上位機(jī))采用市售PC機(jī)基本配置，下位機(jī)采用單片機(jī)電路，上、下位機(jī)通訊采用RS485全雙工串行通訊。老化軟件以中文WINDOWS95為平臺(tái)設(shè)計(jì)的專用軟件，有鼠標(biāo)拖動(dòng)和點(diǎn)擊功能，通過運(yùn)用老化軟件，按試品技術(shù)規(guī)范編輯老化信號(hào)、電壓等條件，上位機(jī)通過通訊接口裝置可靠地向下位機(jī)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)、指令、波形，下位機(jī)接到上位機(jī)指令，經(jīng)存貯處理后，給模擬信號(hào)裝置發(fā)送2～4路頻率、幅度、波形類別可調(diào)的模擬信號(hào)；給數(shù)字信號(hào)發(fā)生裝置發(fā)送64路占空比、頻率可調(diào)、具有低電平、高電平、高阻三種狀態(tài)，有數(shù)字、地址、地址切換功能的數(shù)字信號(hào)；給二級(jí)程控電源發(fā)出電壓程控信號(hào)控制二級(jí)老化電源Vcc、Vce、Vclk、Vmux電壓；給信號(hào)回檢和二級(jí)電源回檢裝置發(fā)出選通信號(hào)，控制回檢陣列選通繼電器，將老化板上試品輸出端信號(hào)波形在示波器上顯示，用以監(jiān)測(cè)試品工作狀態(tài)；將老化板上二級(jí)電源值饋送回上位機(jī)屏幕進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)顯示。模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路接到信號(hào)發(fā)生裝置輸出的模擬信號(hào)后，經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大輸出分辨率高、輸出電流能力大于1A、正弦、鋸齒、三角、矩形四種波形可選、頻率1H～15KH可選、峰值、偏移量可調(diào)的獨(dú)立的模擬信號(hào)，輸出到老化板信號(hào)輸入端，數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路接到信號(hào)發(fā)生裝置輸出的數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大輸出拉、灌電流各大于200mA，占空比、頻率、三態(tài)、峰值均可調(diào)節(jié)的數(shù)字信號(hào)，輸出到老化板64選一編程區(qū)。由于該裝置具有多種可調(diào)的低阻模擬、數(shù)字信號(hào)和可程控的二級(jí)老化電源，可適用相當(dāng)不同品種、規(guī)格的數(shù)字、模擬、混合電路、存儲(chǔ)器電路、CPU電路老化篩選的要求。
本發(fā)明的工作過程如下試品安裝在相應(yīng)的老化板上，插好二選一編程短路器，在調(diào)試臺(tái)上檢查正常后插入試驗(yàn)架與電連接裝置接觸良好，開啟高溫箱，溫度設(shè)定在125℃或需要的溫度上，開啟老化電源、系統(tǒng)電源、上位機(jī)、示波器的電源開關(guān)，待計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后通過鍵盤或鼠標(biāo)器輸入設(shè)置的試驗(yàn)日期、試品型號(hào)、編輯老化信號(hào)或從器件庫(kù)中取出存儲(chǔ)的老化信號(hào)、二級(jí)老化電源數(shù)據(jù)、參數(shù)報(bào)警上下限、失效判據(jù)上下限，確信預(yù)置參數(shù)正確后按確認(rèn)鍵存盤，發(fā)送信號(hào)；上、下位機(jī)通訊由75154驅(qū)動(dòng)芯片和75175接收芯片進(jìn)行通訊，信號(hào)發(fā)生裝置的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、模擬信號(hào)發(fā)生器、一、二級(jí)程控老化電壓信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)回檢電路均由下位機(jī)(單片機(jī))控制的，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的主頻是一個(gè)20M晶振、接口電路8255對(duì)計(jì)數(shù)器74LS163進(jìn)行計(jì)數(shù)頻率控制后再通過整形產(chǎn)生分辨率為100nS數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)作為單片機(jī)地址產(chǎn)生電路的時(shí)鐘，通過計(jì)數(shù)器74LS163產(chǎn)生A0～A14地址信號(hào)，尋址深度為1～32768可選。單片機(jī)通過74LS245對(duì)地址信號(hào)、地址總線進(jìn)行切換，使信號(hào)存儲(chǔ)器處于讀、寫兩種狀態(tài)，寫信號(hào)狀態(tài)時(shí)，把計(jì)算機(jī)輸入的圖形寫入RAM空間儲(chǔ)存，讀信號(hào)狀態(tài)時(shí)把已存入RAM空間的圖形讀出來，地址切換陣列對(duì)產(chǎn)生的64路數(shù)字信號(hào)和16路三態(tài)信號(hào)進(jìn)行屬性分類，對(duì)靜態(tài)地址屬性進(jìn)行深度擴(kuò)展，擴(kuò)展深度為4096，對(duì)動(dòng)態(tài)地址屬性進(jìn)行交叉切換使輸出雙地址信號(hào)，滿足動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器老化時(shí)地址信號(hào)的要求，對(duì)屬于行列性的信號(hào)則將其輸出控制打開，對(duì)地址交叉切換的時(shí)序相位進(jìn)行控制。數(shù)字信號(hào)發(fā)生電路輸出的信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)電路，由7400組成的整形電路再經(jīng)7406、7408的倒相后輸入到TN0104功率輸出級(jí)，由2只低開啟高速功率器件采用推挽輸出形式作電流放大，灌、拉電流可達(dá)200mA以上，能真正對(duì)試品起到動(dòng)態(tài)老化的目的。自檢電路由高速比較器26LS32對(duì)每路數(shù)字信號(hào)輸入、輸出進(jìn)行比較，由7409、7486和7400組成了比較窗口，在窗口比較器電路上設(shè)置了高低電平調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行電平預(yù)置，若輸出信號(hào)超出偏差時(shí)，產(chǎn)生超差報(bào)警信號(hào)。
模擬信號(hào)發(fā)生器的主頻為20M，波形以數(shù)字形式存儲(chǔ)在中，共設(shè)計(jì)了方波、鋸齒波、三角波、正弦波四種波形，每種波形占用256個(gè)內(nèi)存單元，下位機(jī)對(duì)EPROM地址信號(hào)頻率、尋址區(qū)域進(jìn)行控制，時(shí)鐘頻率為4096，這種數(shù)字化的模擬信號(hào)通過D/A電路轉(zhuǎn)換還原成模擬的連續(xù)信號(hào)，同時(shí)通過D/A電路的輸出運(yùn)放進(jìn)行加法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)偏移量的調(diào)節(jié)；程控老化電源發(fā)生電路由3片四路D/A電路MAX7226執(zhí)行下位機(jī)輸入的程控電壓，按程序控制PS+、PS-一級(jí)老化電源和三組二級(jí)正電源(Vcc、Vclk、Vmux)一組二級(jí)負(fù)電源(Vee)。
工作過程為程控信號(hào)通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)至LM723的5端，作為誤差放大器的基準(zhǔn)信號(hào)，輸出信號(hào)送至LM723的4端，作為誤差放大器的輸出采樣信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)通過放大后，控制調(diào)整管輸出，從而組成一個(gè)負(fù)反饋的穩(wěn)壓電路，同時(shí)從調(diào)整管的輸出采樣電阻兩端取出電流信號(hào)送至LM723的端，作為過流保護(hù)采樣，另外兩路LM329分別將輸出電壓與程控信號(hào)進(jìn)行比較，一路比較高電平過壓，一路比較低電平欠壓，組成過壓、欠壓保護(hù)電路，其輸出與開保護(hù)信號(hào)OPEN、關(guān)電源信號(hào)RES、開電源信號(hào)OPEN組合起來控制D型觸發(fā)器的輸出端，而該輸出端通過OC反向器控制LM723的保護(hù)輸入端13腳，OPEN、RES、OPEN′三個(gè)信號(hào)是由8255的輸出端口產(chǎn)生的，當(dāng)OPEN為高時(shí)，過壓、欠壓保護(hù)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)RES處于低時(shí)，將使二級(jí)電源關(guān)閉，當(dāng)RES為高時(shí)，當(dāng)OPEN′為低，將開啟二級(jí)電源，然后將OPEN置低，則二級(jí)電源正常工作。
負(fù)電源誤差放大器采用LM385，過流保護(hù)由2N2222控制，而過、欠壓電路與正電源一樣。
老化板裝置由老化編程區(qū)、老化區(qū)、終端吸收網(wǎng)絡(luò)三部分組成，老化編程區(qū)由64個(gè)二選一短路器組成，只作用于數(shù)字信號(hào)。短路器排列順序和老化器件各管腳序號(hào)一一對(duì)應(yīng)，短路器的選擇是根據(jù)相應(yīng)管腳是輸入還是輸出決定的。如果是輸入，則短路器插于輸入狀態(tài)，如果是輸出，則短路器插于輸出狀態(tài)。輸入狀態(tài)將使數(shù)字信號(hào)與老化器件輸入管腳的隔離電阻接通，輸出狀態(tài)將使Vmux與老化器件管腳的隔離電阻接通。
老化區(qū)由老化座、隔離電阻、電源端濾波電容組成。根據(jù)被老化器件的封裝形式、管腳數(shù)，老化板一般被設(shè)計(jì)成各種系列的通用板，隔離電阻對(duì)于輸入信號(hào)來說，是為了使輸入電平處于正常的邏輯高電平或邏輯低電平，這是由于輸入管腳存在輸入和輸出電流，隔離電阻對(duì)于輸出信號(hào)來說，是為了給輸出端提供額定的拉、灌電流，以真正達(dá)到老化目的，所以隔離電阻的取值與被老化器件的類型、直流參數(shù)、交流參數(shù)有很大的關(guān)系，電源端濾波電容加于被老化器件的Vcc端，以限制由于動(dòng)態(tài)老化和遠(yuǎn)距離傳輸而造成的干擾，穩(wěn)定老化電源。
終端吸收網(wǎng)絡(luò)是由RC電路組成，它被加于隔離電阻的輸入端，對(duì)于輸入信號(hào)來說，是為了限制由于分布參引起的信號(hào)過沖和反沖，對(duì)于輸出信號(hào)來說，是為了限制由于老化器件輸出電路動(dòng)態(tài)特性引起的自激。
權(quán)利要求
1.一種綜合型集成電路高溫動(dòng)態(tài)老化裝置，由一個(gè)信號(hào)控制電路控制至少一個(gè)置于高溫烘箱環(huán)境中的老化板，老化板裝載有試品，該信號(hào)控制電路具有一個(gè)模擬、數(shù)字信號(hào)發(fā)生裝置，該裝置①發(fā)生并輸出集成電路老化所需要的模擬、數(shù)字信號(hào)，至信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置②，信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置②連接老化板③，其特征在于該信號(hào)控制電路還具有一個(gè)安裝有專用老化軟件的主控計(jì)算機(jī)④，該主控計(jì)算機(jī)④至通訊接口⑤連接一個(gè)由單片機(jī)組成的下位機(jī)⑥，下位機(jī)⑥還連接至少一個(gè)模擬、數(shù)字信號(hào)發(fā)生裝置①，信號(hào)回檢和二級(jí)電源回檢裝置⑦連接至少一個(gè)二級(jí)老化電源⑧，該二級(jí)老化電源與特定的老化板對(duì)接；所述二級(jí)老化電源⑧在接到下位機(jī)⑥的輸出電壓程控信號(hào)后，向老化板饋送試品工作電壓；所述模擬、數(shù)字信號(hào)發(fā)生裝置①接到下位機(jī)⑥的信號(hào)后編輯成老化數(shù)據(jù)、圖形信號(hào)至信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置②，信號(hào)回檢和二級(jí)電源回檢裝置⑦工裝和老化板③上的試品工裝連接，該裝置⑦的工裝分別通過下位機(jī)選通陣列開關(guān)接示波器⑨，單獨(dú)顯示試品輸出端的工作狀態(tài)；該裝置⑦二級(jí)電壓回檢置的輸入端和老化板上的二級(jí)電源輸入端連接，通過下位機(jī)⑥接通訊接口⑤，將二級(jí)電源測(cè)試數(shù)據(jù)回送到主控計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于集成電路高溫動(dòng)態(tài)老化的裝置,包括殼體。殼體內(nèi)裝有高溫箱、老化電源、系統(tǒng)電源、老化板、示波器,一個(gè)安裝有專用老化軟件的主控計(jì)算機(jī)、下位機(jī)、號(hào)發(fā)生、信號(hào)驅(qū)動(dòng)、二級(jí)老化電源程控發(fā)生裝置組成的信號(hào)控制電路和信號(hào)回檢、二級(jí)電壓檢測(cè)裝置、示波器、顯示器組成的信號(hào)回檢電路,老化信號(hào)經(jīng)老化板編程選通加到試品輸入端進(jìn)行動(dòng)態(tài)老化,回檢信號(hào)經(jīng)選通后,分別在示波器、顯示器上顯示數(shù)據(jù)、波形,可廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)使用廠、所。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1244035SQ9811810
公開日2000年2月9日 申請(qǐng)日期1998年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月30日
發(fā)明者曹驥 申請(qǐng)人:曹驥