CN107845591A - 一种圆片级动态老化控制装置 - Google Patents

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胡国祥
王志宽
黄磊
梁涛
兰贵明
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Abstract

本发明涉及一种圆片级动态老化控制装置，包括脉冲信号控制电路、转接开关和圆片；所述圆片上布置有二铝热阻以及引出端；脉冲信号控制电路的输出端连接转接开关，转接开关的输出端连接圆片的引出端；所述脉冲信号控制电路为转接开关提供幅度周期均可调节的周期性脉冲信号；转接开关将周期性脉冲信号均匀的分配到圆片的不同区域；二铝热阻分布在圆片表面，在吸收周期性脉冲信号的情况下为圆片均匀加热。本发明针对裸芯片老化成本高，操作复杂，效率低下等特点，设计了一种由脉宽调制器控制的圆片级动态老化控制技术，具有成本低，操作方便，效率高等特点，特别适用于芯片使用量大的电路的老化筛选。

Description

一种圆片级动态老化控制装置
技术领域
本发明属于集成电路设计及测试领域，涉及一种圆片级动态老化控制装置，该装置操作简单，成本低，效率高，主要用于集成电路圆片级动态老化筛选。
背景技术
在电子***装备小型化需求及裸芯片二次集成技术的发展中，圆片级老化可以筛选出芯片的潜在缺陷并因此改善产品的可靠性。如果要获得高可靠的良好芯片，老化程序是必不可少的。同时，老化也是非常耗时耗力的。随着集成电路的规模的扩大和复杂度的提高，集成电路每只晶体管的测试成本并不随着集成电路规模的扩大而下降，而是随着电路规模的扩大而不断上升，因此对电路性能参数作测试的成本也越来越高，老化的成本也越来越高，老化的效率也需要提高。
为保证能够有效的进行老化筛选，尽可能多的筛选出潜在缺陷，提高产品的可靠性，采用先进的老化技术就显得格外重要。目前裸芯片的筛选分为圆片级测试筛选方法和芯片级筛选，圆片级筛选国内文献还不多，且还没有成熟的工程化的老化筛选平台。随之而来的是需要发展简单低成本圆片级动态老化控制技术。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种圆片级动态老化控制装置，其目的在于提出简单可行的方法，对芯片在圆片级层面上进行动态老化，使得芯片的质量及可靠性得到保障。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：一种圆片级动态老化控制装置，包括脉冲信号控制电路、转接开关和圆片；所述圆片上布置有二铝热阻以及引出端；脉冲信号控制电路的输出端连接转接开关，转接开关的输出端连接圆片的引出端；所述脉冲信号控制电路为转接开关提供幅度周期均可调节的周期性脉冲信号；转接开关将周期性脉冲信号均匀的分配到圆片的不同区域；二铝热阻分布在圆片表面，在吸收周期性脉冲信号的情况下为圆片均匀加热。
进一步，所述脉冲信号控制电路包括n路脉宽调制电路，每路脉宽调制电路输出两路脉冲信号，后一路脉宽调制电路由前一路脉宽调制电路控制，第1路脉宽调制电路由第n路脉宽调制电路控制。
进一步，所述脉冲信号控制电路由3路脉宽调制电路组成，3路脉宽调制电路之间受时序控制；第一路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第二路脉宽调制电路启动产生第二脉宽调制电路的脉冲信号；第二路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第三路脉宽调制电路启动产生第三路宽调制电路的脉冲信号；第三路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第一路脉宽调制电路启动产生第一路脉宽调制电路的脉冲信号。
进一步，所述二铝热阻是在所需老化筛选考核的圆片上溅射的AlCu，通过光刻腐蚀获得。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益技术效果：
本发明针对裸芯片老化成本高，操作复杂，效率低下等特点，设计了一种由脉宽调制器控制的圆片级动态老化控制技术，具有成本低，操作方便，效率高等特点，特别适用于芯片使用量大的电路的老化筛选，其技术效果：
(1)直接加直流电源会需要单独的散热装置，且圆片上不同的区域加电需要多个直流电源，区别于加直流电源的老化台，本发明中只需要一个直流电源就可以实现多路脉冲信号输出，且由于是脉冲信号，不需要散热装置，减少了很多***设备，降低成本。同时由于不停的脉冲电冲击，对管芯的考核也更苛刻，可以筛选出相对更多的潜在缺陷，提高产品的可靠性。
(2)脉冲信号的脉宽及输出电平可调，可保证每条支路的输出功率可控，并可以调节圆片上每个区域的温度保持在所需温度的控制范围内(±2％)，最高温度可达175℃。
(3)该圆片级动态老化控制装置可用于军工、航空航天领域的MCM(多芯片模块)动态老化，为上述领域芯片微型化提供技术支撑。
(4)圆片级老化一次可以老化成百上千只管芯，相对于封装后的筛选可能引起的封装管壳浪费，在封装前就筛选出不合格的管芯，可有效减少老化后不合格管芯的封装浪费。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1是信号控制电路图；
图2是转接开关分流图；
图3是圆片引出端排列位置图；
图4是3路信号控制电路操作时序示意图；
图5是n路信号控制电路操作时序示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明提供一种圆片级动态老化控制装置，包括信号控制电路、转接开关及溅射二铝作为老化加热热阻且布局均匀引出端的电路圆片。
脉冲信号控制电路的输出端连接转接开关，转接开关的输出端连接圆片的引出端；所述脉冲信号控制电路为转接开关提供幅度周期均可调节的周期性脉冲信号；转接开关将周期性脉冲信号均匀的分配到圆片的不同区域；二铝热阻分布在圆片表面，在吸收周期性脉冲信号的情况下为圆片均匀加热。
所述脉冲信号控制电路包括n路脉宽调制电路，每路脉宽调制电路输出两路脉冲信号，后一路脉宽调制电路由前一路脉宽调制电路控制，第1路脉宽调制电路由第n路脉宽调制电路控制。
在本实施例中，控制电路包括3路脉宽调制电路，在外部电源供电的情况下为后级电路提供幅度周期均可调节的周期性脉冲信号；输出转接开关可以将前级周期性脉冲信号均匀的分配到老化圆片的不同区域；二铝加热热阻分布在圆片表面，在吸收前级周期脉冲电流的情况下为圆片均匀加热，保证圆片上每个管芯都能受到持续的热冲击和脉冲的电冲击。
3路脉宽调制电路之间受时序控制，在电源供电的情况下，第一路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第二路脉宽调制电路启动产生第二路脉宽调制电路的脉冲信号；第二路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第三路脉宽调制电路启动产生第三路脉宽调制电路的脉冲信号；第三路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第一路脉宽调制电路启动产生第一路脉宽调制电路的脉冲信号，形成一个完整的周期，其中每一路脉宽调制电路在脉冲信号的驱动下最高可为后级提供10A的电流。在电源持续供电的情况下，三路脉冲信号按该周期运行，为圆片持续供电老化。
所述的输转接开关TB-1512L将上述3路信号分解为6路信号，再分解为多路信号，给圆片供电。
所述二铝热阻是在所需老化筛选考核的圆片上溅射的AlCu(Cu含量0.5％wt)，通过光刻腐蚀获得二铝热阻，在前级脉冲信号的驱动下为圆片均匀加热。
按照附图1～5来分析该圆片级动态老化控制技术，首先说明该控制技术可以用于圆片级动态老化单不局限与圆片级动态老化控制技术，且根据圆片的大小等具体实施情况，可将3路脉宽调制电路调整为n(n≥1)路脉宽调制电路。
图1是3路信号控制电路图，图2是转接开关分流图，控制电路的Vcc接在外部电源上，从第一路脉宽调制电路输出端驱动后级输出脉冲信号VTH1通过①②端分别接到转接开关TB-1512L的①②接口，该输出端最大可以输出10A电流。同理第二路、第三路脉宽调制电路输出端驱动后级输出脉冲信号VTH2、VTH3分别通过③④、⑤⑥端分别接到转接开关TB-1512L的③④、⑤⑥接口。转接开关的7-12端接地，1-26端通过导线连接到圆片的引出端上。在具体实施过程中，通过Vcc给控制电路加电，然后调节图1中的3路脉宽调制电路，使3路之间的输出功率一致，以保证圆片上每个区域的温度相同且恒定。
图3是圆片引出端排列位置图，圆片上引出端均匀分布在以硅圆片平边对称的两边，图2中的7-12端的引出脚分别接到圆片上1-29端，图2中的1-26端的引出脚分别接在圆片的32-60引出端上，其中8与52端构成一个热阻，15与46构成一个热阻，其他具体详见表1，且保证①、②、③、④、⑤、⑥所控制的芯片区域的管芯数量相当。图1中加上电源，调节到VTH1、VTH2、VTH3到合适的周期和脉宽就可以给圆片加热老化。
表1芯片分组表(芯片总数：2248，平均分组数：375)
加载分组时序号 探针引线序号(GND) 探针引线序号(Vcc) 芯片数
① 8、15、21、25 52、46、40、36 368
② 7、14、20、29 54、47、41、32 380
③ 5、13、19、27 56、48、42、34 371
④ 3、12、18、24 58、49、43、37 373
⑤ 2、11、17、23 59、50、44、38 367
⑥ 1、10、16、22、28 60、51、45、39、33 389
图4是3路信号控制电路操作时序示意图，t0时，第一路脉宽调制电路启动输出信号，幅度为VTH1，脉宽为TD1＝t1-t0；当VTH1下降沿下降到50％时，触发第二路脉宽调制电路启动输出信号VTH2，脉宽为TD2＝t2-t1；当VTH2下降沿下降到50％时，触发第三路脉宽调制电路启动输出信号VTH3，脉宽为TD3＝t3-t2，形成一个完整的脉宽输出。当VTH3下降沿下降到50％时，触发第一路脉宽调制电路启动输出信号VTH1，脉宽为TD1＝t1-t0，只要一直加电，3路信号就会等周期按时序持续下去，给圆片提供电源。
图5是n路信号控制电路操作时序示意图，t0时，第一路脉宽调制电路启动输出信号，幅度为VTH1，脉宽为TD1＝t1-t0；当VTH1下降沿下降到50％时，触发第二路脉宽调制电路启动输出信号VTH2，脉宽为TD2＝t2-t1；当VTHn-1下降沿下降到50％时，触发第n路脉宽调制电路启动输出信号VTHn，脉宽为TDn＝tn-(tn-1)，形成一个完整的脉宽输出。当VTHn下降沿下降到50％时，触发第一路脉宽调制电路启动输出信号VTH1，脉宽为TD1＝t1-t0，只要一直加电，n路信号就会等周期按时序持续下去，给圆片提供电源。
本发明针对裸芯片老化成本高，操作复杂，效率低下等特点，设计了一种由脉宽调制器控制的圆片级动态老化控制技术，具有成本低，操作方便，效率高等特点，特别适用于芯片使用量大的电路的老化筛选。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种圆片级动态老化控制装置，其特征在于：包括脉冲信号控制电路、转接开关和圆片；所述圆片上布置有二铝热阻以及引出端；脉冲信号控制电路的输出端连接转接开关，转接开关的输出端连接圆片的引出端；所述脉冲信号控制电路为转接开关提供幅度周期均可调节的周期性脉冲信号；转接开关将周期性脉冲信号均匀的分配到圆片的不同区域；二铝热阻分布在圆片表面，在吸收周期性脉冲信号的情况下为圆片均匀加热。
2.根据权利要求1所述的一种圆片级动态老化控制装置，其特征在于：所述脉冲信号控制电路包括n路脉宽调制电路，每路脉宽调制电路输出两路脉冲信号，后一路脉宽调制电路由前一路脉宽调制电路控制，第1路脉宽调制电路由第n路脉宽调制电路控制。
3.根据权利要求2所述的一种圆片级动态老化控制装置，其特征在于：所述脉冲信号控制电路由3路脉宽调制电路组成，3路脉宽调制电路之间受时序控制；第一路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第二路脉宽调制电路启动产生第二脉宽调制电路的脉冲信号；第二路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第三路脉宽调制电路启动产生第三路宽调制电路的脉冲信号；第三路脉宽调制电路输出的脉冲信号下降沿下降到50％时，第一路脉宽调制电路启动产生第一路脉宽调制电路的脉冲信号。
4.根据权利要求3所述的一种圆片级动态老化控制装置，其特征在于：所述二铝热阻是在所需老化筛选考核的圆片上溅射的AlCu，通过光刻腐蚀获得。
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