CN103823147B - 基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法,目的是解决现有方法检测键合丝触碰短路可能发生漏检的问题。技术方案是:配置被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态；将被测集成电路芯片的所有引脚施加N+1种电压中的一种；将被测集成电路芯片置于振动环境中振动并对被测集成电路芯片供电；实时监控流过每一种电压的电流，若发现电流脉冲则捕获和记录电流脉冲，并通过检查N+1种电压中任意两种电压是否同时出现运动方向相反的电流脉冲以判断键合丝触碰短路现象是否发生。本发明能够检测出振动环境下集成电路芯片内键合丝的所有触碰短路现象，不会发生漏检。

Description

基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法

技术领域

本发明涉及一种振动环境下集成电路芯片键合丝发生触碰短路的检测方法，特别是基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法。

背景技术

火箭、飞机等复杂***往往会工作于振动环境中，如火箭发射、飞机降落等，此时复杂***内安装的集成电路芯片也将工作于振动环境中。如果该集成电路芯片内部裸片与引脚采用键合丝连接，则振动环境下键合丝会发生振动。当两根键合丝距离小于键合丝振动振幅的两倍时，可能会发生触碰，如果这两根键合丝所带电压不同，则会发生短路，有可能使集成电路芯片或与集成电路芯片连接的电路发生逻辑错误或功能异常，甚至对复杂***造成致命的损害。因此，工作在振动环境的具有键合丝的集成电路芯片有必要进行振动试验，判断振动环境下集成电路芯片内部不同电压的键合丝是否会发生触碰短路现象。振动环境如国军标548B-2005所述，包括机械冲击、随机振动、扫频振动、恒定加速度等。

国军标548B-2005规定了集成电路芯片的振动试验方法，先将集成电路芯片置于预定振动环境中振动预定时间，然后在非振动环境中加电测试集成电路芯片，判断功能性能是否正常。这些方法能够检测集成电路芯片在振动环境下发生的结构损坏，但不能检测键合丝触碰短路现象。主要原因为，键合丝触碰短路现象仅在振动环境中发生，当振动停止后，键合丝振动随即停止，不会出现键合丝触碰短路现象，也无结构损坏，测试不会发现异常。

目前检测振动环境下集成电路芯片键合丝触碰短路的方法主要有基于高速摄影的键合丝触碰检测方法和基于带电工作的键合丝触碰短路检测方法。

基于高速摄影的键合丝触碰短路检测方法是对振动环境下的集成电路芯片内部键合丝进行高速摄影，直接观测键合丝触碰的发生。该方法具有直观的优点，但可信度不足。当集成电路芯片中键合丝很多时，发生触碰的键合丝在高速摄影录像中可能会被别的键合丝遮挡而无法看到，产生漏检；当发现高速摄影录像中的键合丝发生重叠时，也不能直接判断为键合丝触碰，需要其它立体角度的高速摄影录像支持，而其它立体角度高速摄影录像中疑似触碰的键合丝也可能会被别的键合丝遮挡，无法判断是否真正发生了键合丝触碰。

基于带电工作的键合丝触碰短路检测方法是将集成电路芯片安装于电路板上，电路板上的电路先启动集成电路芯片工作于预定模式，然后与集成电路芯片一起置于振动环境中，并实时监测集成电路芯片功能是否正常，当发现集成电路芯片功能异常时，判断键合丝触碰短路现象发生。该方法具有方便易行的优点，但是仍有漏检的可能。1）键合丝发生触碰短路的时刻集成电路芯片和电路板上的电路不使用这两根键合丝传输的信号时（比如同步电路中时钟信号未发生跳变的时段内），触碰短路造成的集成电路芯片输入输出信号变化不会被集成电路芯片和电路板上的电路采集，则集成电路芯片的功能保持正常，电路板上的电路也不会发现输出数据错误，从而发生漏检；2）分别连接供电电源和地的键合丝发生触碰短路时，如果电源供电能力较强，键合丝触碰产生的短路现象仅影响供电电源性能，集成电路芯片功能保持正常，电路板上的电路也不会发现输出数据错误，从而发生漏检。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对基于高速摄影的键合丝触碰检测方法和基于带电工作的键合丝触碰短路检测方法可能发生漏检的问题，提出基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，用于检测振动环境下集成电路芯片内键合丝的所有触碰短路现象。

为了便于对本发明的理解，约定被测集成电路芯片正常工作时使用N种不同的电源电压（N为大于等于1的自然数），即共使用（N+1）种电压（N种电源电压和地）。显然，本领域技术人员可以理解的是，本发明并不限定被测集成电路芯片需要供电电压的数量。

本发明提出基于脉冲捕获的键合丝触碰检测方法，包括如下步骤：

第一步，配置被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态；方法包括1）根据被测集成电路的使用指南对被测集成电路芯片的配置引脚施加配置电压实现其所有输出引脚为高阻态；2）使用所有输出引脚为高阻态的专用集成电路芯片；3）改变被测集成电路芯片内部裸片的物理结构，使被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态。

第二步，将被测集成电路芯片的所有引脚施加上述（N+1）种电压中的一种；方法包括：将所有输入引脚和输出引脚分配（N+1）种电压中的一种，分配原则为尽量使分配相同电压的引脚对应的键合金丝距离最远；各电源和地引脚分别按被测集成电路的使用指南要求连接分配给该引脚的电压。如果在第一步中采用根据被测集成电路的使用指南对被测集成电路芯片的配置引脚施加配置电压实现其所有输出引脚为高阻态的方法来配置被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态，则上述配置引脚维持第一步施加的配置电压，不再由第二步分配电压。

第三步，将被测集成电路芯片置于振动环境中振动并对被测集成电路芯片供电。

第四步，实时监控流过每一种电压的电流，如果发现电流脉冲则转第六步，否则转第五步。

第五步，如果振动时间超过预定时间（预定时间满足国军标548B-2005中对振动时间的规定），则转第八步，否则返回第四步。

第六步，对电流脉冲进行捕获和记录，并判断键合丝触碰短路现象是否发生。如果被测集成电路芯片发生键合丝触碰短路现象，则转第七步；如果电流脉冲并非键合丝触碰短路导致（如电磁干扰等），则返回第四步。

第七步，检测结束，判定结果为键合丝触碰短路现象发生。

第八步，检测结束，判定结果为无键合丝触碰短路现象发生。

第六步判断键合丝触碰短路现象是否发生的方法为：如果（N+1）种电压中任意两种电压同时出现运动方向相反的电流脉冲（即一种电压的电流脉冲进入被测集成电路芯片，另一种电压的电流脉冲离开被测集成电路芯片），则判定被测集成电路芯片发生键合丝触碰短路现象。

采用本发明可以达到以下技术效果：

本发明优于基于高速摄影的键合丝触碰短路检测方法和基于带电工作的键合丝触碰短路检测方法。主要原因在于：本发明利用了带有不同电压的键合丝在强振动环境下触碰短路时会产生电流脉冲的物理特性，通过捕获运动方向相反的电流脉冲信号，能够检测出振动环境下集成电路芯片内键合丝的所有触碰短路现象，不会发生漏检。

附图说明

图1为本发明基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法的流程图。

图2为本发明供电和电流测量***的一种实施方式示意图。

具体实施方式

图1为本发明基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法的流程图。作为一个实施例，约定被测集成电路芯片正常工作时使用3种不同的电源电压V₁、V₂和V₃，即共使用4种电压（3种电源电压和地V₄）。被测集成电路芯片的每个引脚分别通过一根键合丝与内部裸片连接。被测集成电路芯片的使用指南规定，对被测集成电路芯片的输入引脚P₁、P₂和P₃施加电压V₄，可实现被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态。

所述的基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，包括以下步骤：

第一步：由于被测集成电路芯片的使用指南规定对被测集成电路芯片的输入引脚P₁、P₂和P₃施加电压V₄可以使被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态，所以对被测集成电路芯片的输入引脚P₁、P₂和P₃施加电压V₄，使被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态。

第二步：将被测集成电路所有引脚施加上述4种电压中的一种。其中，P₁、P₂和P₃施加电压V₄，将除P₁、P₂和P₃以外的所有输入引脚和输出引脚分配并连接上述4种电压中的一种，分配原则为尽量使分配相同电压的引脚对应的键合金丝距离最远；各电源和地引脚分别连接被测集成电路的使用指南要求该引脚连接的电压。

第三步：将被测集成电路芯片置于振动环境进行振动并对被测集成电路芯片供电。

第四步：实时监控流过每一种电压的电流，如果发现电流脉冲则进入第六步，否则进入第五步。

第五步，如果已振动预定时间，则进入第八步，否则返回第四步。

第六步：对电流脉冲进行捕获和记录。如果4种电压中任意两种电压同时出现运动方向相反的电流脉冲（即一种电压的电流脉冲进入被测集成电路芯片，另一种电压的电流脉冲离开被测集成电路芯片），则进入第七步；如果电流脉冲并非键合丝触碰短路导致（如电磁干扰等），则返回第四步。

第七步，检测结束，判定结果为键合丝触碰短路现象发生。

第八步，检测结束，判定结果为无键合丝触碰短路现象发生。

所述第一步中对被测集成电路芯片的输入引脚P₁、P₂和P₃施加电压V₄、第二步中将被测集成电路的除P₁、P₂和P₃以外的所有引脚连接上述4种电压中的一种和第四步中实时监控流过每一种电压的电流并发现电流脉冲可以由图2所示的供电和测量***实现。

图2所示供电和测量***由供电电源、实时示波器和测试电路组成。供电电源的输出端口连接测试电路，实时示波器的电流探头连接供电电源的输出端口。

供电电源通过如下方法构成：将3台美国安捷伦公司生产的6611C型程控电压源的地并联，组合成具有4路输出端口的供电电源，提供被测集成电路芯片正常工作需要的4种电压。4路输出端口分别为3路电源通道S₁、S₂、S₃和地S₄。S₁输出电压V₁，S₂输出电压V₂，S₃输出电压V₃，S₄输出电压V₄。供电电源不限于采用3台6611C型程控电压源的组合，能够提供被测集成电路芯片正常工作的3种电源电压的电压源或电池等供电电源或供电电源的组合也能采用。

实时示波器采用美国力科公司生产的SDA845Zi-A高带宽实时示波器，具有4路输入通道C₁、C₂、C₃和C₄。4路输入通道分别安装了4个电流探头，分别连接供电电源的S₁、S₂、S₃和S₄，实时监控S₁、S₂、S₃和S₄上流过的电流。实时示波器的触发模式配置为4路输入通道同时触发，即4路输入通道中任意一路输入通道发生触发事件则实时示波器捕获和记录上述4路输入通道的波形。各输入通道的触发模式配置为监控的电流大于非振动环境下电流最大值的10%或小于非振动环境下电流最小值的10%则发生触发事件，即发现电流脉冲。实时示波器不限于采用SDA845Zi-A高带宽实时示波器，任意可以提供4路输入通道同时触发功能的示波器或多台示波器的组合也能采用。

测试电路由4路电源输入端口和导线网络组成。被测集成电路芯片安装在测试电路上。测试电路的电源输入端口IN₁、IN₂、IN₃和IN₄分别连接供电电源的输出端口S₁、S₂、S₃和S₄。导线网络连接4路电源输入端口和被测集成电路的所有引脚，施加第一步和第二步确定的电压到被测集成电路芯片的每一个引脚。

本发明实施例第四步中实时监控流过每一种电压的电流并发现电流脉冲是通过图2所示的供电和测量***来实现的，即安装电流探头的实时示波器实时监控各路电源通道的电流来发现电流脉冲。在本发明的实际应用中，电流测量和实时监控作为一种公知技术，本领域技术人员还可以采用其它方式来实时监控流过每一种电压的电流并发现电流脉冲，包括各类电流测量电路、电流测量仪器等，相关文献和专利众多，在此不一一列举。

本发明实施例的被测集成电路芯片正常工作时使用3种不同的电源电压，且可以对输入引脚P₁、P₂和P₃施加电压V₄来实现所有输出引脚为高阻态。相应地，图2所示的供电和测量***也提供3种不同的电源电压，并对输入引脚P₁、P₂和P₃施加电压V₄，并监控该3种电源电压和地上的电流。在本发明的实际应用中，被测集成电路芯片电源电压的种类可能是不同的，本领域技术人员可以相应改变供电电源的输出端口数量、实时示波器的输入通道数量和测试电路来适应电源电压种类的改变。此外，对于不同的被测集成电路芯片，配置其所有输出引脚为高阻态的方式可能是不同的，本领域技术人员可以根据被测集成电路芯片的使用指南来相应修改供电和测量***中的测试电路，实现被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态。

Claims (7)

1.一种基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，其特征在于包括以下步骤:

第一步，配置被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态；

第二步，将被测集成电路芯片的所有引脚施加N+1种电压中的一种；方法包括：将所有输入引脚和输出引脚分配N+1种电压中的一种，分配原则为尽量使分配相同电压的引脚对应的键合金丝距离最远；各电源和地引脚分别按被测集成电路的使用指南要求连接分配给该引脚的电压；所述N+1种电压指被测集成电路芯片正常工作时使用N种不同的电源电压和地，N为大于等于1的自然数；

第三步，将被测集成电路芯片置于振动环境中振动并对被测集成电路芯片供电；

第四步，实时监控流过每一种电压的电流，如果发现电流脉冲则转第六步，否则转第五步；

第五步，如果振动时间超过预定时间，则转第八步，否则返回第四步；

第六步，对电流脉冲进行捕获和记录，并判断键合丝触碰短路现象是否发生，判断方法为：如果N+1种电压中任意两种电压同时出现运动方向相反的电流脉冲，则判定被测集成电路芯片发生键合丝触碰短路现象；如果被测集成电路芯片发生键合丝触碰短路现象，则转第七步；如果电流脉冲并非键合丝触碰短路导致，则返回第四步；

第七步，检测结束，判定结果为键合丝触碰短路现象发生；

第八步，检测结束，判定结果为无键合丝触碰短路现象发生。

2.如权利要求1所述的基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，其特征在于配置被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态的方法是根据被测集成电路的使用指南对被测集成电路芯片的配置引脚施加配置电压实现其所有输出引脚为高阻态。

3.如权利要求1所述的基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，其特征在于配置被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态的方法是使用所有输出引脚为高阻态的专用集成电路芯片。

4.如权利要求1所述的基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，其特征在于配置被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态的方法是改变被测集成电路芯片内部裸片的物理结构，使被测集成电路芯片的所有输出引脚为高阻态。

5.如权利要求2所述的基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，其特征在于所述被测集成电路芯片的配置引脚维持第一步施加的配置电压，不再由第二步分配电压。

6.如权利要求1所述的基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，其特征在于所述两种电压同时出现运动方向相反是指一种电压的电流脉冲进入被测集成电路芯片，另一种电压的电流脉冲离开被测集成电路芯片。

7.如权利要求1所述的基于脉冲捕获的键合丝触碰短路检测方法，其特征在于所述预定时间满足国军标548B-2005中对振动时间的规定。