CN113552461A - 具有预测性安全防护装置的半导体封装 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及具有预测性安全防护装置的半导体封装。本公开描述了用于通过包括附加接触件(即，端子)和电路的功能接触件来现场检测包括集成电路(IC)组件的设备的故障或性能退化的技术，功能接触件被用于将电路连接到系统，电路是系统的一部分。这些附加接触件可以在封装表面的外部，并且可以被用于测量随时间动态变化的电特性，例如，电压、电流、容量、温度和阻抗。这些电特性可以表示一个或多个故障模式并且可以被视为设备健康状态(SOH)的指标。

Description

具有预测性安全防护装置的半导体封装
技术领域
本公开涉及集成电路的现场可靠性测试。
背景技术
在操作使用期间，半导体器件的性能可能退化或故障，这有时被称为现场故障。在一些示例中，在没有可检测的现场故障的情况下，半导体器件的性能可能随时间退化。在要求高可靠性的应用中，诸如商用飞机、汽车、火车、电网和类似应用中，可靠性问题可以通过例如定期更换某些组件来减轻。但是，按计划进行更换可能很昂贵，并且对于仍能完全发挥功能的组件，半导体组件的按计划更换也可能发生。
在其他示例中，在高可靠性应用中使用的组件可能会受到严格的设计和测试要求，这可能会显著增加组件成本。
发明内容
总体上，本公开针对通过包括附加接触件(即，端子)和功能接触件来检测集成电路(IC)组件的现场故障或性能退化的技术，功能接触件被用于将IC连接至系统，IC是系统的一部分。这些附加接触件可以在IC封装内部或封装表面外部，并且可以被用于测量随时间动态变化的电特性，例如，电压、电流、容量、温度和阻抗。这些电特性可以表示一个或多个故障模式，并且可以被视为针对IC内部或通过信号发送到包括IC的系统的产品健康状态(SOH)的指标。
在一个示例中，本公开描述了设备，设备包括被配置为执行一个或多个电路操作的IC以及包括第一端子和第二端子的多个外部端子。多个外部端子被配置为提供到IC的电连接并且在IC正在执行一个或多个电路操作时，提供对第一端子与第二端子之间的电特性的测量，以及其中所测量的电特性指示设备的健康状态(SOH)。
在另一示例中，本公开描述了系统，系统包括：被配置为执行一个或多个电路操作的IC设备，IC设备包括多个外部端子，多个外部端子包括第一端子和第二端子。多个外部端子被配置为提供到集成电路的电连接，并且多个端子中的第一端子被配置为在IC正在执行一个或多个电路操作时，提供对第一端子与第二端子之间的电特性的测量。所测量的电特性指示设备的健康状态(SOH)。系统还包括被配置为确定电特性的测量电路，其中电特性确定电压、电流、阻抗和温度中的一个或多个。
在另一示例中，本公开描述了方法，方法包括：在第一时间，通过测量电路来测量IC的第一端子与第二端子之间的电特性。第一端子和第二端子是IC的、被配置为提供到IC的电连接的端子，以及其中IC被配置为执行一个或多个电路操作。方法还包括在不同于第一时间的第二时间，通过测量电路来测量IC的第一端子与第二端子之间的电特性；将在第一时间所测量的电特性与在第二时间所测量的电特性进行比较；以及在IC正在执行一个或多个电路操作时，基于比较来确定IC的健康状态(SOH)。
在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个示例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本公开的其他特征、目的和优点将显而易见。
附图说明
图1是图示了根据本公开的一个或多个技术的用于测量集成电路(IC)的两个端子之间的电特性的系统的概念图。
图2是图示了根据本公开的一个或多个技术的被配置为测量IC的两个端子之间的电特性的IC的概念图。
图3是图示了根据本公开的一个或多个技术的测量IC的端子之间的电特性的另一示例的概念图。
图4是图示了根据本公开的一个或多个技术的被添加到IC来测量IC的至少两个端子之间的电特性的多个附加端子的示例的概念图。
图5是图示了根据本公开的一个或多个技术的在内部添加到IC来测量IC的两个端子之间的电特性的附加端子的另一示例的概念图。
图6是图示了根据本公开的一个或多个技术的IC中的ESD二极管的示例配置的示意图，ESD二极管可以被用于测量一个或多个电特性。
图7是图示了用于测量本公开的电特性的系统的示例操作的流程图。
具体实施方式
本公开针对通过包括附加测试接触件(即，测试端子)以及功能接触件来检测集成电路(IC)组件的现场故障或性能退化的技术。这些附加接触件可以在IC封装内部或者在封装表面外部，并且被用于测量随时间动态变化的电性质，例如，电压、电流、容量、温度或阻抗。这些电特性可以表示某些故障模式并且可以在IC内部使用，或者通过信号发送到包括IC的系统，作为产品健康状态(SOH)的指示器。可能导致组件退化或最终故障的问题的一些示例包括振动、温度的极端变化和湿气等。
在一些示例中，长期的热变化可能引起金属相变分离，导致IC封装内生成空隙，电连接(诸如将IC封装连接至系统的引线键合和焊料键合)的分层和断裂。现场环境还可能引起封装材料(例如，模具材料和胶粘剂，还有金属镀层)的长期诱导退化。封装材料的退化可能会导致湿度渗透到IC封装中，并且可能加速封装内部的腐蚀效果。在其他示例中，金属迁移效应可能会导致内部短路，或导致通过焊料或引线键合连接至系统的IC端子之间的短路。
为了防止静电放电(ESD)，IC可以包括ESD保护二极管，以将ESD电压钳位到无损水平。在一些示例中，现有的ESD保护二极管可以被用于测量IC的电特性，诸如温度。例如，IC上的附加接触件可以被用于通过监视一个或多个ESD二极管上的电压来测量IC温度。温度可以与温度范围或阈值进行比较来检测错误，以及由于增加端子键合上随着时间的推移可能会蠕变或传播通过电接头的裂纹形成所引起的电阻所导致的温度变化。
在一些示例中，IC可以包括内置自测试(BIST)、循环冗余校验(CRC)和确保IC的功能的其他测试。在其他示例中，高可靠性应用中的系统可以包括用于早期检测故障或系统组件退化的附加传感器和测试功能。然而，本发明的技术可以使用被添加到IC的附加结构来提供现有技术将无法检测的故障模式的可检测性。
图1是图示了根据本公开的一个或多个技术的用于测量IC的两个端子之间的电特性的系统的概念图。尽管设备性能可以在诸如制造期间的测试环境中测量，但是当设备在现场操作时，本公开的技术也提供关于设备的SOH的信息。通过各种制造阶段的测试环境的一些示例可以包括对硅晶片上的多个集成电路的晶片测试。当IC从晶片切割时，其他测试可以包括在IC被连接到引线框或类似组装件时测试IC，并且可以在模化合物被施加到IC封装之前和之后进行测试。其他测试环境可以包括在将IC封装组装到电路之后的电路板测试、在将电路连接到系统之后的系统测试以及在最终产品出厂之前的整体产品测试。测试环境可以包括自动测试设备(ATE)，以在设备或包括设备的组装件上运行一系列测试。在测试环境中的后组装阶段期间，本公开的技术可能是有利的，但是此外，对于在测试环境外部的现场中执行一个或多个电路操作的设备，本公开的技术可能是理想的，并且可能不需要附加传感器和测试功能来用于其他技术所需的对系统组件的故障或性能退化的早期检测。
在图1中描绘的系统100的示例中，设备104包括被配置为执行一个或多个电路操作的电路装置150。在一些示例中，电路装置150可以是IC。在其他示例中，电路装置150可以包括一个或多个IC以及作为设备104的一部分的一个或多个附加组件。电路装置150可以被配置为执行一个或多个电路操作来执行针对设备104设计的功能。设备104的功能可以是由执行感测、警告、显示功能、供电和许多其他功能的系统(例如，片上系统、专用集成电路(ASIC)、微控制器、多路复用器等)中的IC执行的任何事情。
设备104可以包括多个外部端子，诸如端子106和拐角端子156，多个外部端子被配置为提供到电路装置150的电连接。例如，端子106可以电地和机械地连接到电路板、引线框、另一IC封装上的背负式服务等。外部端子可以将功率、诸如电路接地的参考电压、输入和输出信号以及其他信号提供给电路装置150或者将其从电路装置150提供到系统100的其他组件(图1中未示出)。在一些示例中，外部端子106中的一个或多个外部端子106可以仅提供到固定设备104的机械连接，而没有电连接。外部端子的某些示例可能比其他端子(诸如拐角端子156)承受更大的机械应力，并且可能更容易受到弱电键合的影响，诸如破裂的焊料连接。弱键合导致外部端子开路。在本公开中，外部端子也可以被称为引线或接触件，例如，电接触件。
在一些示例中，设备104的外部端子可以由耦合至电路装置150的引线框来限定。在其他示例中，设备104可以是包括IC和多个外部端子的电路封装。
在一些示例中，设备104可以包括模化合物152或类似的材料，用于隔离和保护电路封装的组件，诸如电路装置150和引线框。模化合物152可以由多种材料制成，诸如环氧树脂、有机化合物、陶瓷材料和类似材料。模化合物152可以提供机械刚度、电绝缘性、防潮性和其他保护性特征。
在电路装置150正在执行一个或多个电路操作时，系统100的测量电路、测量电路装置102可以连接到设备104的一个或多个外部端子。与BIST或制造期间的测试相反，测量电路装置102被配置为测量一个或多个电特性，一个或多个电特性可以提供在现场时设备104的健康状态的指示。在图1的示例中，测量电路装置102连接到外部端子110和112，并且可以测量端子110与112之间的一个或多个电特性。电特性的一些示例可以包括AC阻抗、电阻、电压、温度和其他特性。在一些示例中，端子110和端子112各自可以是功能端子，被配置为在设备104在测试环境外部执行一个或多个电路操作时，在系统100与电路装置150的一个或多个功能块之间传导电信号。
在一些示例中，设备104还可以包括一个或多个内部端子(图1中未示出)。内部端子可以被配置为连接到测量电路装置102并且提供对诸如端子110与内部端子之间的另一电特性的测量。从内部端子测量的电特性可以例如确定端子110与内部端子之间的泄漏量。
在一些示例中，设备104可以是具有许多外部端子和高端模化合物的大型、昂贵设备。在其他示例中，设备104可以在系统关键应用中包括较小的设备，诸如控制向系统100供电的功率开关。在其他示例中，设备104可以在应用中包括较便宜的设备，诸如如果设备发生故障，系统可以继续操作的次级功能。在一些示例中，测量电路装置102的功能可以由系统100的组件来实现，系统100的组件可以由系统100的一个或多个处理器120来控制。在其他示例中，设备104可以包括被配置为从测量电路装置102接收指示电特性的值的信号的处理电路装置。测量电路装置102可以被实现为电路装置150内的一个或多个子电路并且可以被配置为基于所测量的电特性来确定SOH。当设备104在现场执行一个或多个电路操作时，设备104可以将指示SOH的信号输出到系统100的一个或多个处理器120。在其他示例中，可以被实现为IC(图1中未示出)的专用测量电路可以被包括在系统100中，并且包括测量电路装置102、处理器、逻辑电路装置、通信电路装置以及其他组件来测量和确定设备104的SOH。一个或多个处理器(设备104的内部或外部)可以使得测量电路装置102基于例如一个或多个触发事件、期满时段(例如，每分钟一次)或者基于其他因素来测量端子110与112之间的电特性。
在一些示例中，SOH可以通过单个测量来确定。在其他示例中，SOH可以通过在至少两个不同的时间内比较电特性的测量值的变化来确定。在一些示例中，SOH可以与特定应用中的特定设备相关。对于给定的电特性，两个不同应用中的相似设备可以具有不同的阈值极限。例如，与作为飞机的飞行控制系统的一部分的设备相比，汽车的内部照明所涉及的设备可能没有那么严格的要求。与不那么关键的应用相比，对于飞机或对于石油钻井平台的稳定性控制系统而言，泄漏特征的阈值极限可能更为严格。在一些示例中，系统100的一个或多个处理器120可以将所测量的特性与诸如存储器122的存储器位置处存储的一个或多个阈值极限进行比较。系统100可以基于比较来确定设备104的SOH。在一些示例中，系统100可以确定设备104的SOH指示设备104应被更换，例如，因为设备104可能有故障的风险。
在其他示例中，设备104可以包括测量电路装置102并且向系统100输出指示所测量的电特性的值的信号。在一些示例中，设备104可以被配置为通过运行由设备104外部的信号(诸如来自处理器120的信号)触发的测试程序来测量诸如电阻的电特性。系统100可以将值与阈值极限进行比较来确定设备104的SOH。在其他示例中，在设备104执行一个或多个电路操作时，设备104中包括的处理电路装置可以基于所测量的电特性来确定SOH，并且向系统100输出指示设备104的SOH的信号。在一些示例中，一个或多个处理器120可以确定设备104是否应当被更换。在其他示例中，专用测量电路可以测量设备104的一个或多个端子之间的一个或多个电特性，并且输出指示设备104的SOH的信号。
在一些示例中，设备104可以被配置为在操作模式、制造测试模式和操作测试模式下操作。例如，设备104可以在各个制造阶段，在制造测试模式下运行并且被耦合到自动化测试设备，例如裸片，作为子组装件或整个系统的一部分而作为电路封装而被组装。在一些示例中，设备104可以在操作测试模式下运行，在操作测试模式中，设备104可以被配置为如所设计的那样继续执行一个或多个电路操作，但是还可以从测量电路装置102接收信号，测量电路装置102测量端子110与112之间的电特性，诸如AC阻抗、电阻、电压、温度和如上所述的其他特性。在一些示例中，在设备104在现场执行一个或多个电路操作时，设备104可以在无需单独操作测试模式的情况下在操作模式下运行，并且仍从测量电路装置102接收信号来测量电特性。如上所述，在操作模式、制造测试模式或操作测试模式中的任一个期间，测量电路装置102可以在设备104的内部或者是由系统100控制的外部电路。
包括本公开的技术的设备可以提供优于其他技术的优点。在一些示例中，设备可能是昂贵的并且难以在现场更换。对于提供重要功能(诸如安全、导航以及需要在发生故障的情况下将系统关闭一段时间的功能)的设备，为确保可靠性而进行的周期性更换可能很昂贵。对于仍然能完全发挥功能的组件，半导体组件的按计划更换也可能发生。本公开的技术可以提供设备的SOH的指示，该指示例如可能不能通过BIST或其他测试而被提供。
本公开的技术可以检测泄漏、增加的电阻、操作温度的意外变化以及可能指示健康状况劣化的其他电特性。本公开的技术使得系统设计者能够进行测量并设置与设备可以在现场进行操作的特定应用和环境相关的阈值极限。以这种方式，设备可以基于客观阈值而不是基于所估计的时间(诸如，统计学平均故障间隔时间(MTBF))来计划设备的更换。附加优点可以包括在设备制造期间，在设备中提供外部引线和内部接触件，以使得系统设计人员能够在无需添加附加系统传感器和引线的情况下进行测量，以测量泄漏、温度和其他电特性。
图2是图示了根据本公开的一个或多个技术的被配置为测量IC的两个端子之间的电特性的IC的概念图。设备204和测量电路装置202是以上关于图1描述的设备104和测量电路装置102的示例，被配置为通过测量两个或更多个端子之间的电特性来确定设备204的SOH。
图2的示例描绘了设备204，设备204具有IC 250、外部端子Vdd210和Vref 212并且由密封剂保护，密封剂被配置为将IC 250密封，使得多个外部端子提供到IC 250的唯一电连接。IC模化合物252是针对设备204的密封剂，并且可以由有机化合物、陶瓷、树脂或类似材料来实现。外部端子Vdd 210和Vref 212是功能端子，被配置为在IC 250执行一个或多个电路操作时，向IC 250的功能块传导电信号并且传导来自IC 250的功能块的电信号。
在图2的示例中，端子Vdd 210连接到电源并且可以为IC 250提供功率。Vref 212连接到参考电压，诸如信号接地。测量电路装置202连接在外部端子Vdd 210与Vref 212之间。在其他示例中，测量电路装置202可以被配置为电连接在任何内部端子(图2中未示出)和外部端子(诸如以上关于图1描述的外部端子106与156)之间。测量电路装置202可以在设备204的外部或内部，并且可以被配置为在IC250执行一个或多个电路操作时，在现场输出指示所测量的电特性的信号。设备204可以暴露于诸如温度变化、湿度、机械振动等的环境条件下。
通过测量诸如电阻的电特性，测量电路装置202可以检测端子Vdd 210与Vref 212之间的电阻变化，电阻变化可能由例如沿引线框或电路板的表面的金属迁移216而引起。例如，银离子(Ag+离子)可能形成树枝状晶体或类似结构，从而引起泄漏电流214。在一些示例中，处理电路装置(诸如，以上关于系统100所述的处理器120)可以从测量电路装置202接收指示电阻值或其他电特性的信号。处理电路装置可以基于所测量的电特性与阈值进行比较来确定SOH。例如，处理电路装置可以确定超过阈值的电阻，例如，大于一欧姆的电阻，指示健康状态已劣化到足以更换该设备。在其他示例中，处理电路装置可以确定电特性在一个时间段内的变化指示健康状态劣化。例如，处理电路装置可以从测量电路接收信号，信号指示在预定时间段期间，例如从开始时间到结束时间，电阻的值已增加了50％。增加的量可以超过差阈值，并且处理电路装置可以输出指示设备204的SOH的信号。在IC 250正在测试环境外部执行一个或多个电路操作的时间期间并且除了来自设备204的任何BIST或其他测试指示之外，处理电路装置可以继续从测量电路装置202接收测量信号。
图3是图示了根据本公开的一个或多个技术的测量IC的端子之间的电特性的另一示例的概念图。设备304和测量电路装置302是以上关于图1和图2描述的设备104和204以及测量电路装置102和202的示例。图3的示例描绘了由IC模化合物352保护的设备304、IC350、外部端子Vdd 310、Vref 312以及测量电路装置302。设备304、IC 350的功能和特性、外部端子Vdd 310、Vref 312、模化合物352、金属迁移316、泄漏电流314和测量电路装置302可以与设备204、IC 250、外部端子Vdd 210、Vref 212、模化合物252、金属迁移216、泄漏电流214和测量电路装置202相同或相似。
设备304包括连接到测量电路装置302的外部端子320。在一些示例中，端子320可以是添加到设备304的附加端子，专用于帮助确定设备304的SOH。在其他示例中，端子320可以是功能端子，被配置为在现场正常操作期间，在IC 350的一个或多个功能块之间传导电信号。在一些示例中，端子320、可能位于设备304中的经受增加的金属迁移316或者经受增大的机械应力的区域中，诸如以上关于图1描述的拐角端子156。
测量电路装置302可以被配置为测量端子Vdd 310与端子320之间的一个或多个电特性。在设备304包括测量电路装置302的一些示例中，设备304可以被配置为在IC 350在现场执行一个或多个电路操作时，输出指示所测量的电特性的信号。在其中设备304还包括处理电路的其他示例中，在IC 350在测试环境外部执行一个或多个电路操作时，设备304可以基于所测量的电特性来确定SOH并且向系统处理电路(图2中未示出)输出指示SOH的信号。
图4是图示了根据本公开的一个或多个技术的IC封装上用于测量IC的至少两个端子之间的电特性的多个附加端子的示例的概念图。设备404和测量电路装置402是以上关于图1至图3描述的设备104、204和304以及测量电路装置102、202和302的示例。图4的示例描绘了由IC模化合物452保护的设备404、IC 450、外部端子Vdd 410、Vref 412以及测量电路装置402。设备404、IC 450的功能和特性、外部端子Vdd 410、Vref 412、模化合物452、金属迁移416、泄漏电流414和测量电路装置402可以与设备204、IC 250、外部端子Vdd210、Vref212、模化合物252、金属迁移216、泄漏电流214和测量电路装置202相同或相似。
如以上关于图1所描述的，测量电路装置402可以被配置为连接到内部端子(图4中未示出)或任何外部端子，诸如图1中描绘的端子106。图4的示例图示了测量多个外部端子之间的电特性来确定设备404的SOH。在图4的示例中，测量电路装置402被配置为测量端子422与420之间的电特性。这样的测量可以包括温度、泄漏、电阻等。如以上关于图1至图3所描述的，随着时间的变化或超过阈值的值可以提供设备404的SOH的指示。在一些示例中，端子422可以是功能端子，而在其他示例中，端子422可以在制造期间，被添加到设备404中，以使得系统设计人员能够进行测量。
图5是图示了根据本公开的一个或多个技术的被内部添加到IC来测量IC的两个端子之间的电特性的附加端子的另一示例的概念图。设备504和测量电路装置502是如以上关于图1至图4描述的设备104、204、304和404以及测量电路装置102、202、302和402的示例。图5的示例描绘了由IC模化合物552保护的设备504、IC 550、外部端子Vdd 510、Vref 512以及测量电路装置502。设备504、IC 550的功能和特性、外部端子Vdd 510、Vref 512、模化合物552和测量电路装置502可以与设备204、IC 250、外部端子Vdd 210、Vref 212、模化合物252和测量电路装置202相同或相似。
设备504包括连接到测量电路装置502的内部接触件522和520。尽管图5中未示出，但是测量电路装置502可以被配置为测量内部接触件(例如，522和520)与一个或多个外部端子(例如，Vdd 510、Vref 512或图1中所描绘的任何端子106)之间的电特性。
在其中测量电路装置502在设备504内部的一些示例中，测量电路装置502可以被配置为直接连接到外部端子或内部接触件中的任一个或多个接触件，或者在一些示例中，被配置为借助多路复用器(图5中未示出)连接到外部端子或内部接触件中的任一个或多个接触件。在其中测量电路装置502在设备504的外部的其他示例中，测量电路装置502可以被配置为经由电布线到IC 550内的内部接触件的外部端子来连接到内部接触件522和520中的一个或多个接触件(在图5中未示出)。
在一些示例中，内部接触件的电特性或内部接触件和外部端子的组合的电特性可以使得系统能够检测由现场环境引起的封装材料的长期感应退化。例如，模材料和胶粘剂以及金属镀层可能会受湿气渗入IC封装的影响，从而引起分层、空隙和其他缺陷，并且可能加速IC封装内部的腐蚀效应。在一些示例中，测量电路装置502可以能够通过测量AC阻抗或其他电特性来检测其他类型的测试(诸如BIST)可能无法检测的分层和其他缺陷。
图6是图示了根据本公开的一个或多个技术的IC中的ESD二极管的一个示例配置的示意图，ESD二极管可以被用于测量一个或多个电特性。图6的示例描绘了IC 650、外部端子Vdd 610、Vref 612和功能端子620。IC 650的功能和特性、外部端子Vdd 610、Vref 612和功能端子620可以与以上关于图2和图4描述的IC 250、外部端子Vdd 210、Vref 212以及外部端子410和420相同或相似。测量电路装置，诸如图1中描绘的测量电路装置102，可以连接到外部端子Vdd610、Vref 612和功能端子620中的任一个端子以及IC 650的任何内部端子(图6中未示出)。
在图6的示例中，Vdd 610连接到ESD二极管626的阴极。ESD二极管626的阳极连接到ESD二极管628的阴极以及功能端子620。ESD二极管628的阳极连接到信号接地以及Vref612。在一些示例中，功能端子620还可以电连接至IC 650(图6中未示出)内的一个或多个功能块。类似地，Vdd 610和Vref 612也可以连接到IC 650内的一个或多个功能块。
在一些示例中，测量电路装置可以测量例如Vdd 610与功能端子620之间的电特性。在一些示例中，电特性是阻抗，并且设备被配置为通过施加反向供电电压来测量ESD二极管的阻抗。在其他示例中，测量电路装置可以基于二极管性质来确定ESD二极管626附近的IC650的温度，二极管性质将响应于环境温度的变化而产生电压变化。所测量的温度或温度随时间的变化可以提供对IC 650健康状态的指示。在其他示例中，处理电路装置可以使用所测量的温度来对其他电特性进行调整。例如，所测量的电阻可以基于温度而改变，因此处理电路装置可以基于所测量的温度来校正所测量的电阻。
图7是图示了用于测量本公开的电特性的系统的示例操作的流程图。除非另有说明，否则图7的框将根据图1来描述。
测量电路，例如测量电路装置102，可以被配置为测量包括IC 150的设备104的第一端子(例如，端子110)与第二端子(例如，端子112)之间的电特性(90)。在一些示例中，测量电路可以在第一时间进行测量，并且基于测量结果来确定设备104的SOH。在其他示例中，测量电路可以提供电特性的值，以存储在存储器位置(例如，存储器122)处，用于处理电路装置来跟踪电特性的趋势。如以上关于图1至图6所描述的，经配置的IC的端子可以被配置为提供从系统100内的其他端子到IC的电连接以及到系统100内的其他端子(图1和图7中未示出)的电连接。在其他示例中，测量电路可以连接至如以上关于图5所描述的内部端子。与在制造期间可以进行类似测量的诸如自动化测试设备的测量电路相反，本公开的测量电路可以被配置为还在IC被配置为在现场执行一个或多个电路操作时，测量电特性。
测量电路还可以在不同于第一时间的第二时间测量IC的第一端子与第二端子之间的电特性(92)。第一时间与第二时间之间的持续时间可以是任何时段，诸如从纳秒到几天、几周等。
处理电路装置可以将第一时间测量的电特性与第二时间的电特性进行比较(94)。在一些示例中，电特性的值之间的差可以近似为零，其中“近似零”是指在测量公差内这些值是相同的。
处理电路装置可以在IC 150正在执行一个或多个电路操作时，基于比较来确定IC150的健康状态(96)。在一些示例中，近似零的差可以提供IC 150的健康状态的第一指示，诸如IC 150正常运行。在其他示例中，第一值和第二值之间超过阈值的的差可以指示即将发生的故障。在其他示例中，值随时间的变化超过可变性阈值也可以提供健康状态的指示。根据本公开的一个或多个技术，本公开的技术使得系统设计者能够确定并作用于针对设备健康状态的多种指标。
在一个或多个示例中，上述功能可以以硬件、软件、固件或其任意组合来实现。例如，图1至图6的各个组件可以以硬件、软件、固件或其任意组合来实现。如果以软件实现，则功能可以被存储在有形计算机可读存储介质上并且由处理器或基于硬件的处理单元来执行。
指令可以由一个或多个处理器来执行，一个或多个处理器诸如是一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他等效的集成或分立逻辑电路装置。因此，本文所使用的术语“处理器”诸如可以指代任何前述结构或适合于实现本文描述的技术的任何其他结构。此外，技术可以完全在一个或多个电路或逻辑元件中实现。
本公开的技术可以在包括无线手持机、IC或IC组(例如，芯片组)的多种设备或装置中实现。各种组件、模块或单元在本公开中进行描述来强调被配置为执行所公开技术的设备的功能方面，但不一定需要由不同硬件单元来实现。相反，如上所述，各种单元可以被组合在硬件单元中，或者由互操作的硬件单元的集合(包括如上所述的一个或多个处理器)来提供。
本公开的技术也可以在以下示例中描述。
示例1.一种设备，包括：集成电路(IC)，被配置为执行一个或多个电路操作，以及包括第一端子和第二端子的多个外部端子。多个外部端子被配置为提供到IC的电连接并且在IC正在执行一个或多个电路操作时，提供对第一端子与第二端子之间的电特性的测量，以及其中所测量的电特性指示设备的健康状态(SOH)。
示例2.根据示例1所述的设备，其中第一端子和第二端子各自是功能端子，功能端子被配置为在IC在测试环境外部正在执行一个或多个电路操作时，在IC的一个或多个功能块之间传导电信号。
示例3.根据示例1-2中任一项或其任意组合所述的设备，其中电特性确定电压、电流、阻抗和温度中的一个或多个。
示例4.根据示例1-3的任意组合所述的设备，还包括测量电路，其中测量电路被配置为电连接到第一端子和第二端子，其中测量电路被配置为测量电特性，其中设备被配置为在IC正在执行一个或多个电路操作时，输出指示所测量的电特性的信号。
示例5根据示例1-4的任意组合所述的设备，还包括处理电路装置，处理电路被配置为在IC执行一个或多个电路操作时：从测量电路接收指示电特性的值的信号；基于所测量的电特性来确定SOH；以及输出指示SOH的信号。
示例6.根据示例1-5的任意组合所述的设备，其中处理电路装置被配置为：在第一时间，从测量电路接收指示电特性的第一值的信号；在第二时间从测量电路接收指示电特性的第二值的信号，其中SOH包括在第一时间与在第二时间的电特性之间的差。
示例7.根据示例1-6的任意组合所述的设备，还包括被配置为将IC密封的密封剂，使得多个外部端子提供到IC的唯一电连接。
示例8.根据示例1-7的任意组合所述的设备，其中设备是包括IC和多个外部端子的电路封装。
示例9.根据示例1-8的任意组合所述的设备，其中电特性是第一电特性，设备还包括内部端子，内部端子被配置为提供对第一端子与第二端子之间的第二电特性的测量，其中所测量的第二电特性确定了第一端子与内部端子之间的泄漏量。
示例10.根据示例1-9的任意组合所述的设备，其中SOH基于第一时间在第一端子与内部端子之间的第一泄漏量以及第二时间在第一端子与内部端子之间的第二泄漏量，第二时间不同于第一时间。
示例11.根据示例1-10的任意组合所述的设备，其中设备包括IC，并且外部端子由耦合到IC的引线框来限定。
示例12.根据示例1-11的任意组合所述的设备，其中SOH基于第一时间在设备的第一端子与第二端子之间的第一阻抗以及第二时间在设备的第一端子与第二端子之间的第二阻抗，第二时间不同于第一时间。
示例13.根据示例1-12的任意组合所述的设备，其中阻抗是交流(AC)阻抗。
示例14.根据示例1-13的任意组合所述的设备，还包括耦合到第一端子的静电放电(ESD)二极管，其中电特性是阻抗，并且设备被配置为通过施加反向供电电压来测量ESD二极管的阻抗。
示例15.根据示例1-14的任意组合所述的设备，其中设备被配置为通过运行由设备外部的信号触发的测试程序来测量阻抗。
示例16.根据示例1-15的任意组合所述的设备，其中SOH基于第一端子与第二端子之间的泄漏量。
示例17.一种方法，包括：在第一时间，通过测量电路来测量集成电路(IC)的第一端子与第二端子之间的电特性。第一端子和第二端子是IC被配置为提供到IC的电连接的端子，以及其中IC被配置为执行一个或多个电路操作。方法还包括在IC执行一个或多个电路操作时，在不同于第一时间的第二时间，通过测量电路来测量IC的第一端子与第二端子之间的电特性；将在第一时间所测量的电特性与在第二时间所测量的电特性进行比较；以及基于比较来确定IC的健康状态(SOH)。
示例18.根据示例17所述的方法，其中测量电路被包括在IC中。
示例19.根据示例17-18的任意组合所述的方法，其中所测量的电特性确定电压、电流、阻抗和温度中的一个或多个。
示例21.一种系统，包括：被配置为执行一个或多个电路操作的集成电路(IC)设备，IC设备包括多个外部端子，多个外部端子包括第一端子和第二端子。多个外部端子被配置为提供到集成电路的电连接，以及多个端子中的第一端子被配置为在IC正在执行一个或多个电路操作时，提供对第一端子与第二端子之间的电特性的测量。所测量的电特性指示设备的健康状态(SOH)。系统还包括被配置为确定电特性的测量电路，其中电特性确定电压、电流、阻抗和温度中的一个或多个。
示例22.根据示例21所述的系统，其中系统还包括处理电路装置，处理电路装置被配置为：在第一时间确定电特性；在与第一时间不同的第二时间确定电特性；以及基于在第一时间和第二时间所测量的电特性之间的差来确定SOH。
示例23.根据示例21和22的任意组合所述的系统，其中处理电路装置在IC的外部。
已描述了本公开的各种示例。这些示例和其他示例在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
电路，被配置为执行一个或多个电路操作；以及
包括第一端子和第二端子的多个外部端子，其中所述多个外部端子被配置为提供到所述电路的电连接；
其中所述多个端子中的所述第一端子被配置为：在所述电路正在执行所述一个或多个电路操作时，提供对所述第一端子与所述第二端子之间的电特性的测量，以及
其中所测量的电特性指示所述设备的健康状态SOH。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一端子和所述第二端子各自是功能端子，所述功能端子被配置为在所述电路在测试环境外部正在执行所述一个或多个电路操作时，在所述电路的一个或多个功能块之间传导电信号。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所测量的电特性确定电压、电流、阻抗和温度中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括测量电路，
其中所述测量电路被配置为电连接到所述第一端子和所述第二端子，
其中所述测量电路被配置为测量所述电特性，以及
其中所述设备被配置为在所述电路正在执行所述一个或多个电路操作时，输出指示所测量的电特性的信号。
5.根据权利要求4所述的设备，还包括处理电路装置，所述处理电路装置被配置为:
从所述测量电路接收指示所述电特性的值的第一信号；
基于所测量的电特性来确定所述SOH；以及
在所述电路正在执行所述一个或多个电路操作时，输出指示所述SOH的第二信号。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述处理电路装置被配置为：
在第一时间，从所述测量电路接收指示所述电特性的第一值的所述第一信号；
在第二时间，从所述测量电路接收指示所述电特性的第二值的第三信号，
其中所述SOH包括在所述第一时间与在所述第二时间的所述电特性之间的差。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备是包括所述电路和所述多个外部端子的电路封装。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述电特性是第一电特性，所述设备还包括内部端子，所述内部端子被配置为提供对所述第一端子与所述第二端子之间的第二电特性的测量，其中所测量的第二电特性确定了所述第一端子与所述内部端子之间的泄漏量。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括所述电路，并且所述外部端子由耦合到所述电路的引线框来限定。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述SOH基于第一时间在所述设备的所述第一端子与所述第二端子之间的第一阻抗、以及第二时间在所述设备的所述第一端子与所述第二端子之间的第二阻抗，所述第二时间不同于所述第一时间。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一阻抗是交流AC阻抗。
12.根据权利要求1所述的设备，还包括耦合到所述第一端子的静电放电ESD二极管，其中所述电特性是阻抗，并且所述设备被配置为通过施加反向供电电压来测量所述ESD二极管的所述阻抗。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述设备被配置为通过运行由所述设备外部的信号触发的测试程序来测量所述阻抗。
14.根据权利要求1所述的设备，其中所述SOH基于所述第一端子与所述第二端子之间的泄漏量。
15.一种方法，包括：
在第一时间，通过测量电路来测量电路的第一端子与第二端子之间的电特性，
其中所述第一端子和所述第二端子是所述电路的、被配置为提供到所述电路的电连接的端子，以及
其中所述电路被配置为执行一个或多个电路操作；
在不同于所述第一时间的第二时间，通过测量电路来测量所述电路的所述第一端子与所述第二端子之间的所述电特性；
将在所述第一时间所测量的所述电特性与在所述第二时间的所述电特性进行比较；以及
在所述电路正在执行所述一个或多个电路操作时，基于所述比较来确定所述电路的健康状态SOH。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述测量电路被包括在所述电路中。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所测量的电特性确定电压、电流、阻抗和温度中的一个或多个。
18.一种系统，包括：
被配置为执行一个或多个电路操作的电路设备，所述电路设备包括多个外部端子，所述多个外部端子包括第一端子和第二端子，
其中所述多个外部端子被配置为提供到所述集成电路的电连接，以及
其中所述多个端子中的所述第一端子被配置为在所述电路正在执行所述一个或多个电路操作时，提供对所述第一端子与所述第二端子之间的电特性的测量；以及
其中所测量的电特性指示所述设备的健康状态SOH；以及
被配置为确定所述电特性的测量电路，其中所述电特性确定电压、电流、阻抗和温度中的一个或多个。
19.根据权利要求18所述的系统，还包括处理电路装置，所述处理电路装置被配置为：
在第一时间确定所述电特性；
在与所述第一时间不同的第二时间确定所述电特性；以及
基于在所述第一时间与在所述第二时间所测量的电特性之间的差来确定所述SOH。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述处理电路装置在所述电路的外部。
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