CN104076271A - 锂电池保护电路的测试方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集成电路测试领域，公开了一种锂电池保护电路的测试方法和系统。本发明中，通过确保探针与熔丝的接触良好，保证VBG测试电压和VDET测试电压准确，避免因电压测量不准导致的熔丝烧断错误，使得在CP测试时根据VBG和VDET测试电压，进行熔丝修复，剔除无法修复的坏品，节省封装和测试成本，从而提高FT的良率。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路测试领域，特别涉及锂电池保护电路的测试方法和系统。
背景技术
近年来，PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源。锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，与镍镉、镍氢电池不太一样，锂电池必须考虑充电、放电时的安全性，以防止特性劣化。针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要，所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池。
DW01是一个锂电池保护电路，为避免锂电池因过充电、过放电、电流过大导致电池寿命缩短或电池被损坏而设计的。它具有高精确度的电压检测与时间延迟电路。
随着科技的发展和市场竞争的激烈，手机的体积越做越小，而随着这种趋势，对锂离子电池的保护电路DW01体积的要求也越来越小以及芯片利润也越来越低，这就对DW01中测（CP）测试效率要求很高，所以采用多SITES测试。
DW01设计要求在晶圆封装前必须要进行CP测试，每个DW01晶圆的制作工艺有细微差别导致其基准电压不同，基准电压在一定范围内CP测试可以根据实际的数值进行熔丝（trimming）修复补偿确保基准确，极少数基准电压偏的太厉害是无法修复的只能当成坏品。CP的目的就是把无法修复的坏品剔除掉，确保封装的晶圆都是好品，节省封装和测试成本。
这就对CP测试方案要求非常严格，带隙电压（VBG）和过充保护（VDET）基准电压测试必须精准修复，否则基准电压修复偏离导致封装后的成品都是坏品，后果不堪设想。
此外，目前的测试中，把测试DUT重合到探针卡上，调试不方便；而且，由于每家DW01晶圆大小不同，导致测试设备通用性差，占用测试资源太多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池保护电路的测试方法和系统，使得在中测（CP）测试时根据VBG和VDET测试电压，进行熔丝修复，剔除无法修复的坏品，节省封装和测试成本，从而提高成品测试（FT）的良率。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种锂电池保护电路的测试方法，包含以下步骤：
A．根据锂电池保护电路的测试原理，做好测试前的准备，包含：设计并制造熔丝卡、探针卡；编辑测试程序；
B．执行测试程序，对锂电池保护电路的各个管脚进行开短路测试；
C．对通过所述开短路测试的锂电池保护电路，根据测量得到的VBG电压，进行熔丝修复：判断所述探针卡上的探针和所述熔丝卡上的熔丝的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VBG电压，并根据读出来的数据进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VBG电压判断熔丝修复是否成功；
D．对通过VBG电压测试的锂电池保护电路，根据测量得到的VDET电压，进行熔丝修复：判断探针和晶圆的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VDET电压，并根据读出来的数据进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VDET电压判断熔丝修复是否成功。
本发明的实施方式还提供了一种锂电池保护电路的测试系统，包含：熔丝卡、探针卡、测试设备、测试设备接口、测试负载板；所述测试设备连接所述测试负载板，所述测试负载板分别连接所述被测器件接口和所述熔丝卡，所述被测器件接口连接所述探针卡，所述探针卡连接所述锂电池保护电路的晶圆；
其中，所述测试设备执行测试程序，对锂电池保护电路的各个管脚进行开短路测试；并对通过所述开短路测试的锂电池保护电路，判断所述探针卡上的探针和所述熔丝卡上的熔丝的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VBG电压，并根据读出来的数据进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VBG电压判断熔丝修复是否成功；还对通过VBG电压测试的锂电池保护电路，判断探针和晶圆的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VDET电压，并根据读出来的数据再次进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VDET电压判断熔丝修复是否成功。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过确保探针与熔丝的接触良好，保证VBG测试电压和VDET测试电压准确，避免因电压测量不准导致的熔丝烧断错误，使得在CP测试时根据VBG和VDET测试电压，进行熔丝修复，剔除无法修复的坏品，节省封装和测试成本，从而提高FT的良率。
另外，通过以下子步骤判断探针和熔丝的接触是否良好：
测量各熔丝之间的电阻；
判断所述测量得到的电阻是否在预设电阻范围内，如是，则判定探针和熔丝的接触良好；如否，则调整探针卡，直到探针和熔丝的接触良好；
其中，在根据测量VBG电压进行熔丝修复之前，所述预设电阻范围为第一电阻范围；在根据测量VBG电压进行熔丝修复成功之后，根据测量VDET电压进行熔丝修复之前，所述预设电阻范围为第二电阻范围；所述第一电阻范围与所述第二电阻范围不相等。
通过确保探针和熔丝接触良好，保证测量得到的VBG电压和VDET电压准确，从而避免因电压测量不准导致的熔丝烧断错误。
另外，通过以下子步骤判断熔丝修复是否成功：
判断所述测量得到的VBG电压是否在预先设定的第一电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；
如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。
通过判断根据VBG电压进行熔丝修复是否成功，剔除无法修复的坏品，节省封装和测试成本，从而提高FT的良率。
另外，通过以下子步骤判断熔丝修复是否成功：
判断所述测量得到的VDET电压是否在预先设定的第二电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；
如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。
通过判断根据VDET电压进行熔丝修复是否成功，剔除无法修复的坏品，进一步节省封装和测试成本，从而提高FT的良率。
另外，在做好测试前的准备的步骤中，包含以下子步骤：
根据锂电池保护电路的测试原理，设计并制造测试负载板、熔丝卡、继电器驱动电路和被测器件接口；
根据锂电池保护电路的测试规范，在测试设备上编辑测试程序；
根据探针卡脚位定义，焊接连线到所述被测器件接口；
连接好所述测试负载板、熔丝卡和被测器件接口，同时准备好锂电池保护电路的晶圆和探针卡的连接。
采用继电器把熔丝脚断开，避免因熔丝引线太长导致的VDET基准测试偏低。
另外，所述熔丝卡采用电容充电方式烧断所述锂电池保护电路的晶圆内的熔丝，这种电容充电方式是一个继电器控制开关一个电容并连接一个LED指示，这样调试方便容易找问题，也节省测试机资源也就意味着节省设备成本。
另外，将所述被测器件接口集成在所述探针卡上；采用独立的测试电源完成电容充电烧断熔丝，在外围电路和针卡接触良好的情况下，可以使得测试更加稳定精准。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的锂电池保护电路的测试方法的流程图；
图2是根据本发明第一实施方式的锂电池保护电路的测试方法的流程图；
图3是根据本发明第二实施方式的锂电池保护电路的测试系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种锂电池保护电路的测试方法，具体流程如图1所示，包含以下步骤：
步骤101，根据锂电池保护电路的测试原理，做好测试前的准备，包含以下子步骤：
根据锂电池保护电路的测试原理，设计并制造测试负载板、熔丝卡（trimming card）、继电器驱动电路和被测器件接口（DUT）；其中，trimmingcard采用电容充电，电压为+15V（电压小了，不容易烧断熔丝）。而且，DUT上要用继电器把熔丝（Trim fuse）脚断开，采用继电器把熔丝脚断开，避免因熔丝引线太长导致的VDET基准测试偏低。在实际实现中，采用电容充电方式烧断锂电池保护电路的晶圆内的熔丝的方式是一个继电器控制开关一个电容并连接一个LED指示，这样调试方便容易找问题，也节省测试机资源，也就意味着节省设备成本。
根据锂电池保护电路的测试规范，在测试设备上编辑测试程序；其中Trimming部分，相连的Trim fuse不能同时修复，要依次修复，否则相互间有影响。
根据探针卡脚位定义，焊接连线到被测器件接口；
连接好测试负载板、熔丝卡和被测器件接口，同时准备好锂电池保护电路的晶圆和探针卡的连接。
步骤102，执行测试程序，对锂电池保护电路的各个管脚进行开短路测试。也就是说，先确保4SITES的各个管脚OS测试通过，证明连接线是好的。
步骤103，对通过开短路测试的锂电池保护电路，根据测量得到的VBG电压，进行熔丝修复。
具体地说，如图2所示，对通过开短路测试的锂电池保护电路，判断探针卡上的探针和熔丝卡上的熔丝的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VBG电压，并根据读出来的数据进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VBG电压判断熔丝修复是否成功。
步骤104，对通过VBG电压测试的锂电池保护电路，根据测量得到的VDET电压，进行熔丝修复。
本步骤与步骤103类似，不同点在于测试和判断的对象是VDET电压。具体地说，判断探针和晶圆的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VDET电压，并根据读出来的数据再次进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VDET电压判断熔丝修复是否成功。
完成VBG、VDET测试之后，对熔丝全部修复成功的晶圆，再完成VREL、VOH/VOL、IDD、tVDET3等剩余测试项目。
在步骤103和步骤104中，可以通过以下子步骤判断探针和熔丝的接触是否良好：首先测量各熔丝之间的电阻，接着判断测量得到的电阻是否在预设电阻范围内，如是，则判定探针和熔丝的接触良好；如否，则调整探针卡，直到探针和熔丝的接触良好。其中，在步骤103中，预设电阻范围为第一电阻范围；在步骤104中，预设电阻范围为第二电阻范围；第一电阻范围与第二电阻范围不相等。比如说，第一电阻范围在100Ω至200Ω之间；第二电阻范围在190KΩ至230KΩ。通过确保探针和熔丝接触良好，保证测量得到的VBG电压和VDET电压准确，从而避免因电压测量不准导致的熔丝烧断错误。
在步骤103中，通过以下子步骤判断熔丝修复是否成功：判断测量得到的VBG电压是否在预先设定的第一电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。在步骤104中，通过以下子步骤判断熔丝修复是否成功：判断测量得到的VDET电压是否在预先设定的第二电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。通过判断根据VBG和VDET电压进行熔丝修复是否成功，剔除无法修复的坏品，可以节省封装和测试成本，从而提高FT的良率。
比如说，在根据VBG电压进行熔丝修复时，可以用万用表确认各个熔丝（Trim fuse）的电阻是否在100欧姆左右，如果是则证明探针和Trim fuse接触良好。根据测试规范测试VBG，根据读出来的数据再进行trimming修复。修复完后，用万用表确认Trim fuse之间电阻应该为200K左右，再次测试VBG电压，看是否处于1.2V左右。如果是则证明trimming修复成功，如果不是确定连接性和设备给出的测试条件是否正常，条件都正常的话，VBG不正常则说明此颗晶圆为不可修复为坏品（一般坏品率在3%以下）。
VDET测试项与VBG不同的是，VDET对探针接触晶圆要求很高。重点在于如何确保探针接触晶圆良好，在实际测试中，可以通过反复扎针看VDET是否稳定，如果稳定则证明扎针良好，否则证明扎针接触不良需要调节探针台。其它步骤与VBG类似，不同点在于，测试VDET看修复后电压是否为4.3V左右，此时trimming全部完成。
此外，值得一提的是，在实际应用中，可以将被测器件接口集成在探针卡上，并采用独立的测试电源完成电容充电烧断熔丝。在外围电路和针卡接触良好的情况下，可以使得测试更加稳定精准。
与现有技术相比，本实施方式通过确保探针与熔丝的接触良好，保证VBG测试电压和VDET测试电压准确，避免因电压测量不准导致的熔丝烧断错误，使得在CP测试时根据VBG和VDET测试电压，进行熔丝修复，剔除无法修复的坏品，节省封装和测试成本，从而提高FT的良率。此外，在实际测试中，还可以提高测试效率，4SITES并测时间为0.9S（不含扎针时间0.2S），每小时产能（UPH）为13K。DW01在CP测试时候精准trimming测试项VBG和VDET，可以确保在封装无异常情况下FT良率大于98%。
本发明的第二实施方式涉及一种锂电池保护电路的测试系统，如图3所示，该系统包含：熔丝卡、探针卡、测试设备、测试设备接口、测试负载板；测试设备连接测试负载板，测试负载板分别连接被测器件接口和熔丝卡，被测器件接口连接探针卡，探针卡连接锂电池保护电路的晶圆；其中，熔丝卡上设有电容，对电容充电烧断锂电池保护电路的晶圆内的熔丝。
测试设备执行测试程序，对锂电池保护电路的各个管脚进行开短路测试；并对通过开短路测试的锂电池保护电路，判断探针卡上的探针和熔丝卡上的熔丝的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VBG电压，并根据读出来的数据进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VBG电压判断熔丝修复是否成功；还对通过VBG电压测试的锂电池保护电路，判断探针和晶圆的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VDET电压，并根据读出来的数据再次进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VDET电压判断熔丝修复是否成功。
通过确保探针和熔丝接触良好，保证测量得到的VBG电压和VDET电压准确，从而避免因电压测量不准导致的熔丝烧断错误。测试设备通过以下过程判断探针和熔丝的接触是否良好：测量各熔丝之间的电阻；并判断测量得到的电阻是否在预设电阻范围内，如是，则判定探针和熔丝的接触良好；如否，则调整探针卡，直到探针和熔丝的接触良好；其中，在根据测量VBG电压进行熔丝修复之前，预设电阻范围为第一电阻范围；在根据测量VBG电压进行熔丝修复成功之后，根据测量VDET电压进行熔丝修复之前，预设电阻范围为第二电阻范围；第一电阻范围与第二电阻范围不相等。其中，第一电阻范围在100Ω至200Ω之间；第二电阻范围在190KΩ至230KΩ。
测试设备通过以下方式判断根据VBG电压进行熔丝修复是否成功：判断测量得到的VBG电压是否在预先设定的第一电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。通过判断根据VBG电压进行熔丝修复是否成功，剔除无法修复的坏品，节省封装和测试成本，从而提高FT的良率。
本实施方式的系统通过判断根据VDET电压进行熔丝修复是否成功，剔除无法修复的坏品，进一步节省封装和测试成本，从而提高FT的良率。具体地说，测试设备通过以下方式判断根据VDET电压进行熔丝修复是否成功：判断测量得到的VDET电压是否在预先设定的第二电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。
本实施方式的系统还包含：继电器驱动电路；测试负载板通过继电器驱动电路连接熔丝卡。采用继电器把熔丝脚断开，避免因熔丝引线太长导致的VDET基准测试偏低。
此外，值得一提的是，在实际应用中，被测器件接口可以集成在探针卡上。并且，锂电池保护电路的测试系统还可以包含测试电源，采用该测试电源完成电容充电烧断熔丝。
不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (16)
1.一种锂电池保护电路的测试方法，其特征在于，包含以下步骤：
A．根据锂电池保护电路的测试原理，做好测试前的准备，包含：设计并制造熔丝卡、探针卡；编辑测试程序；
B．执行测试程序，对锂电池保护电路的各个管脚进行开短路测试；
C．对通过所述开短路测试的锂电池保护电路，根据测量得到的带隙电压VBG电压，进行熔丝修复：
判断所述探针卡上的探针和所述熔丝卡上的熔丝的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VBG电压，并根据读出来的数据进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VBG电压判断熔丝修复是否成功；
D．对通过VBG电压测试的锂电池保护电路，根据测量得到的过充保护VDET电压，进行熔丝修复：
判断探针和晶圆的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VDET电压，并根据读出来的数据进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VDET电压判断熔丝修复是否成功。
2.根据权利要求1所述的锂电池保护电路的测试方法，其特征在于，在所述步骤C和所述步骤D中，通过以下子步骤判断探针和熔丝的接触是否良好：
测量各熔丝之间的电阻；
判断所述测量得到的电阻是否在预设电阻范围内，如是，则判定探针和熔丝的接触良好；如否，则调整探针卡，直到探针和熔丝的接触良好；
其中，在所述步骤C中，所述预设电阻范围为第一电阻范围；在所述步骤D中，所述预设电阻范围为第二电阻范围；所述第一电阻范围与所述第二电阻范围不相等。
3.根据权利要求2所述的锂电池保护电路的测试方法，其特征在于，所述第一电阻范围在100Ω至200Ω之间；所述第二电阻范围在190KΩ至230KΩ。
4.根据权利要求1所述的锂电池保护电路的测试方法，其特征在于，在所述步骤C中，通过以下子步骤判断熔丝修复是否成功：
判断所述测量得到的VBG电压是否在预先设定的第一电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；
如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。
5.根据权利要求1所述的锂电池保护电路的测试方法，其特征在于，在所述步骤D中，通过以下子步骤判断熔丝修复是否成功：
判断所述测量得到的VDET电压是否在预先设定的第二电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；
如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。
6.根据权利要求1所述的锂电池保护电路的测试方法，其特征在于，在所述步骤A中，包含以下子步骤：
根据锂电池保护电路的测试原理，设计并制造测试负载板、熔丝卡、继电器驱动电路和被测器件接口；
根据锂电池保护电路的测试规范，在测试设备上编辑测试程序；
根据探针卡脚位定义，焊接连线到所述被测器件接口；
连接好所述测试负载板、熔丝卡和被测器件接口，同时准备好锂电池保护电路的晶圆和探针卡的连接。
7.根据权利要求6所述的锂电池保护电路的测试方法，其特征在于，所述熔丝卡采用电容充电方式烧断所述锂电池保护电路的晶圆内的熔丝。
8.根据权利要求1至7任一项所述的锂电池保护电路的测试方法，其特征在于，将所述被测器件接口集成在所述探针卡上；
采用独立的测试电源完成电容充电烧断熔丝。
9.一种锂电池保护电路的测试系统，其特征在于，包含：熔丝卡、探针卡、测试设备、测试设备接口、测试负载板；所述测试设备连接所述测试负载板，所述测试负载板分别连接所述被测器件接口和所述熔丝卡，所述被测器件接口连接所述探针卡，所述探针卡连接所述锂电池保护电路的晶圆；
其中，所述测试设备执行测试程序，对锂电池保护电路的各个管脚进行开短路测试；并对通过所述开短路测试的锂电池保护电路，判断所述探针卡上的探针和所述熔丝卡上的熔丝的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VBG电压，并根据读出来的数据进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VBG电压判断熔丝修复是否成功；还对通过VBG电压测试的锂电池保护电路，判断探针和晶圆的接触是否良好，如是，则根据测试规范测试VDET电压，并根据读出来的数据再次进行熔丝修复；修复完成后，再次判断探针和熔丝的接触是否良好，如是，则通过测量VDET电压判断熔丝修复是否成功。
10.根据权利要求9所述的锂电池保护电路的测试系统，其特征在于，所述测试设备通过以下过程判断探针和熔丝的接触是否良好：测量各熔丝之间的电阻；并判断所述测量得到的电阻是否在预设电阻范围内，如是，则判定探针和熔丝的接触良好；如否，则调整探针卡，直到探针和熔丝的接触良好；
其中，在根据测量VBG电压进行熔丝修复之前，所述预设电阻范围为第一电阻范围；在根据测量VBG电压进行熔丝修复成功之后，根据测量VDET电压进行熔丝修复之前，所述预设电阻范围为第二电阻范围；所述第一电阻范围与所述第二电阻范围不相等。
11.根据权利要求10所述的锂电池保护电路的测试系统，其特征在于，所述第一电阻范围在100Ω至200Ω之间；所述第二电阻范围在190KΩ至230KΩ。
12.根据权利要求9所述的锂电池保护电路的测试系统，其特征在于，所述测试设备通过以下方式判断根据VBG电压进行熔丝修复是否成功：
判断所述测量得到的VBG电压是否在预先设定的第一电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。
13.根据权利要求9所述的锂电池保护电路的测试系统，其特征在于，所述测试设备通过以下方式判断根据VDET电压进行熔丝修复是否成功：
判断所述测量得到的VDET电压是否在预先设定的第二电压范围内，如是，则判定熔丝修复成功；
如否，则判断连接性和设备给出的测试条件是否正常，如正常，则判定被测晶圆为不可修复的坏品。
14.根据权利要求9所述的锂电池保护电路的测试系统，其特征在于，还包含：继电器驱动电路；
所述测试负载板通过所述继电器驱动电路连接所述熔丝卡。
15.根据权利要求9所述的锂电池保护电路的测试系统，其特征在于，所述熔丝卡上设有电容，对所述电容充电烧断所述锂电池保护电路的晶圆内的熔丝。
16.根据权利要求9至15任一项所述的锂电池保护电路的测试系统，其特征在于，所述被测器件接口集成在所述探针卡上；
所述锂电池保护电路的测试系统还包含测试电源，采用所述测试电源完成电容充电烧断熔丝。
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