-
Hintergrund
-
Technisches Gebiet
-
Verschiedene Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Begrenzungsschaltung, einen Tester, und ein Verfahren zum Begrenzen eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Spannung für das elektrische Testen von mindestens einer zu testenden Vorrichtung.
-
Beschreibung des Stands der Technik
-
Nach der Vollendung der Herstellung von Halbleiterchips oder Packages von solchen Halbleiterchips, werden solche Produkte typischerweise in Bezug auf ihre Funktion getestet. Zu diesem Zweck ist ein Tester bereitgestellt, welcher einen Prober und eine elektrische Testeinheit aufweist, in welchem solche Produkte als zu testende Vorrichtungen (DUT) getestet werden.
-
Prüfkarten können mittels einer Strombegrenzungsschaltung für einen Nadelstromschutz betrieben werden. Allerdings können herkömmliche Strombegrenzungsschaltungen einen starken Leistungsverlust haben. Darüber hinaus mögen solche herkömmlichen Strombegrenzungsschaltungen nur für Impulstests anwendbar sein, welche während des Testens kurze Impulse anlegen. Ferner können herkömmliche Strombegrenzungsschaltungen für Hochstrom-Gleichstrom (DC) Tests ungeeignet sein, da solche Strombegrenzungsschaltungen nicht fähig sein mögen, bei längeren Impulsen dem Leistungsverlust standzuhalten. Ein anderer Nachteil von herkömmlichen Strombegrenzungsschaltungen ist ihre eingeschränkte Genauigkeit und ihr Unvermögen, mehrere Sonden oder Kontakte auszugleichen.
-
US 2009 / 0 273 358 A1 offenbart eine Vorrichtung und eine Technik zum Verteilen von Leistung an eine Mehrzahl von Chips unter Verwendung einer Prüfkarte. Die Vorrichtung weist einen Chip auf, welcher eine Mehrzahl von DC-DC Wandlern umfasst, welche parallel angeordnet sind. Eine Ausgabe der Vorrichtung wird einer zu testenden Vorrichtung zugeführt, wobei die Ausgabe auf eine gewünschte Spannung eingestellt sein kann.
-
US 2005 / 0 237 073 A1 offenbart eine Prüfkarte für ein Wafer-Testsystem. Das Testsystem weist einen Testsystem-Controller auf, welcher mittels eines Kommunikationskabels mit einem Testkopf verbunden ist. Das Testsystem enthält ferner einen Prober, welcher eine bewegliche Stufe zum Befestigen eines Wafers umfasst, welcher getestet wird.
-
Zusammenfassung
-
Es mag ein Bedarf zum sicheren und zuverlässigen Testen einer zu testenden Vorrichtung mit einer hohen Genauigkeit bestehen.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Begrenzungsschaltung zum Bereitstellen eines begrenzten elektrischen Stroms und/oder einer begrenzten elektrischen Spannung zum elektrischen Testen von mindestens einer zu testenden Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Begrenzungsschaltung eine Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern, welche parallel zueinander geschaltet sind, wobei jeder mit einer elektrischen Eingangsgleichspannung versorgt ist und jeder zum Bereitstellen eines gewandelten elektrischen Ausgangsstroms konfiguriert ist, welcher zu einem zugeordneten von elektrischen Kontakten weiterzuleiten ist, um die mindestens eine zu testende Vorrichtung zu kontaktieren, und einen Steuermechanismus aufweist, welcher zum Steuern der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zum Begrenzen des elektrischen Ausgangsstroms und/oder einer elektrischen Eingangsspannung konfiguriert ist, welche sich auf den elektrischen Ausgangsstrom bezieht. Die Begrenzungsschaltung weist ferner einen Strom-zu-Spannung-Wandler auf, welcher zum Wandeln eines tatsächlichen elektrischen Gesamtstroms, welcher eine Summe der elektrischen Ausgangsströme angibt, welche von der Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern bereitgestellt sind, in einen Spannungspegel konfiguriert ist, welcher von dem Steuermechanismus zum Steuern der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler verwendet wird.
-
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist ein Tester zum Testen von mindestens einer zu testenden Vorrichtung bereitgestellt, wobei der Tester einen Prober zum Kontaktieren der mindestens einen zu testenden Vorrichtung zum Testen der mindestens einen zu testenden Vorrichtung, und eine elektrische Testeinheit aufweist, welche eine Begrenzungsschaltung aufweist, welche die oben genannten Merkmale hat und mit dem Prober gekoppelt ist, um der mindestens einen zu testenden Vorrichtung elektrische Signale zuzuführen, und zum Empfangen und Analysieren einer Mehrzahl von Reaktionssignalen von der mindestens einen zu testenden Vorrichtung.
-
Gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist ein Verfahren zum Begrenzen eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Spannung zum elektrischen Testen von mindestens einer zu testenden Vorrichtung bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Schalten einer Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern parallel zueinander, ein Versorgen von jedem der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler mit einer elektrischen Eingangsgleichspannung, ein Erzeugen, mittels der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, eines gewandelten elektrischen Ausgangsstroms, welcher zu einem zugeordneten von elektrischen Kontakten weiterzuleiten ist, um die mindestens eine zu testende Vorrichtung zu kontaktieren, und ein Steuern der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zum Begrenzen des elektrischen Ausgangsstroms und/oder einer elektrischen Ausgangsspannung aufweist, welche sich auf den elektrischen Ausgangsstrom bezieht. Das Verfahren weist ferner ein Wandeln, mittels eines Strom-zu-Spannung-Wandlers, eines tatsächlichen elektrischen Gesamtstroms, welcher eine Summe der elektrischen Ausgangsströme angibt, welche von der Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern bereitgestellt ist, in einen Spannungspegel auf, welcher von dem Steuermechanismus zum Steuern der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler verwendet wird.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Begrenzungsschaltung für einen Tester zum Testen von zu testenden Vorrichtungen (DUTs) bereitgestellt, welche einen Strom und/oder eine Spannung begrenzt, welche an die DUT angelegt wird. Auf vorteilhafte Weise weist eine solche Begrenzungsschaltung eine parallele Anordnung von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern (DC-DC-Wandler) auf, wobei jeder elektrische Kontakte, welche zum Kontaktieren der DUT während eines Tests verwendet werden, mit einem korrespondierenden begrenzten Strom und/oder Spannung versorgt. Ferner kann auf vorteilhafte Weise ein Steuermechanismus zum Steuern der DC-DC-Wandler zum Begrenzen der bereitgestellten Spannung und/oder des Stroms bereitgestellt sein. Eine solche Begrenzungsschaltung mit einer Sequenz von DC-DC-Wandlern, welche parallel geschaltet sind und mittels eines Steuermechanismus in Bezug auf das Testen von DUTs gesteuert sind, hat Vorteile: zunächst kann die Implementierung von gesteuerten DC-DC-Wandlern eine Versorgung der DUT mit Elektrizität mit einer hohen Effizienz sicherstellen. Da es möglich ist, die DC-DC-Wandlermodule parallel zu schalten, kann ferner ein hohes Maß an Flexibilität und Skalierbarkeit erreicht werden, da ein Hochstrom auf einem Kontakt oder ausgeglichene Ströme an einer Mehrzahl von Kontakten möglich sind. Die vorgeschlagene Begrenzungsschaltung kann auch fehlertolerant sein, da DC-DC bezogene Kontakte sogar einen oder mehrere schwach verbundene Kontakte tolerieren können, da der Steuermechanismus alle parallelen DC-DC-Wandler für eine Fehlerkompensation steuern kann. Ein solcher Steuermechanismus kann führen zu einer langen Betriebszeit (engl.: up-time), einer geringen Gefahr für ein wiederholtes Testen, und zu einer hohen Ausbeute. Indem zuverlässig der Strom und/oder die Spannung begrenzt wird, kann eine Beschädigung einer DUT zuverlässig verhindert werden. Da die Konstruktion einer Begrenzungsschaltung gemäß beispielhaften Ausführungsformen sehr einfach ist, kann der Herstellungsaufwand auf einem vertretbaren Niveau gehalten werden.
-
Beschreibung von weiteren beispielhaften Ausführungsformen
-
Im Folgenden sind weitere beispielhafte Ausführungsformen der Begrenzungsschaltung, des Testers, und des Verfahrens erläutert.
-
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Begrenzungsschaltung“ insbesondere eine Schaltung bezeichnen, welche zum Verhindern eines zu starken elektrischen Stroms, elektrischer Spannung und/oder elektrischer Leistung konfiguriert ist, welche einer oder mehreren zu testenden Vorrichtungen zuzuführen ist. Insbesondere kann Strom- oder Spannungsbegrenzung die Aufgabe bezeichnen, dem Strom oder der Spannung, welche der DUT zugeführt wird, eine Grenze aufzuerlegen, um einen Schaltkreis, welcher den Strom oder die Spannung erzeugt oder überträgt, vor unerwünschten Phänomenen zu schützen, zum Beispiel aufgrund eines Kurzschlusses oder einer Überlastung. Der Begriff Strom- oder Spannungsbegrenzung kann auch einen Typ von Überstrom- oder Überspannungsschutz definieren. Insbesondere kann eine Begrenzungsschaltung zum Beispiel mindestens eine fest verdrahtete elektronische Komponente, mindestens einen monolithisch integrierten Schaltkreis und/oder mindestens ein Softwareelement aufweisen. Mittels Begrenzens des Stroms, welcher mittels eines Testers an eine zu testende Vorrichtung mittels elektrischer Kontakte angelegt wird, kann das Schmelzen der elektrischen Kontakte (zum Beispiel Nadeln) verhindert werden.
-
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „zu testende Vorrichtung“ (DUT) insbesondere eine elektronische Komponente bezeichnen, zum Beispiel einen Halbleiter-Wafer oder einen (insbesondere nackten oder eingekapselten) Halbleiterchip, welcher in Bezug auf seine gewünschte Funktionalität nach der Herstellung getestet werden soll. Insbesondere kann die zu testende Vorrichtung ein elektronisches Element sein, welches als ein Leistungshalbleiter-Wafer oder -Chip konfiguriert ist, zum Beispiel für Automobilanwendungen. Mittels eines Testers und/oder einer Begrenzungsschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist es auch möglich, eine Mehrzahl von DUTs gleichzeitig zu betreiben. Zum Beispiel kann eine Anzahl von DUTs, welche gleichzeitig getestet werden, in einem Bereich von 2 bis 50, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 30, zum Beispiel 16, sein.
-
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler“ (DC-DC-Wandler) insbesondere einen elektronischen Schaltkreis oder eine elektromechanische Vorrichtung bezeichnen, welche eine Quelle von Gleichstrom (DC) von einem Spannungspegel zu einem anderen Spannungspegel wandelt. Insbesondere kann ein DC-DC-Wandler ein elektrischer Leistungswandler sein. Gemäß einer Ausführungsform ist eine Mehrzahl von DC-DC-Wandlern parallel geschaltet. Zum Beispiel kann eine Anzahl von DC-DC-Wandlern einer Begrenzungsschaltung in einem Bereich von 2 bis 100, insbesondere in einem Bereich von 3 bis 100, weiter insbesondere in einem Bereich von 10 bis 50, zum Beispiel 25, sein.
-
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Steuermechanismus“ insbesondere eine oder mehrere Entitäten (zum Beispiel eine Schaltung in Form von einer oder mehreren fest verdrahteten Komponenten, integrierter Schaltkreiskomponenten und/oder Software) bezeichnen, welche zum Steuern von DC-DC-Wandlern konfiguriert sind. Die Steuerung kann so eingestellt sein, dass die bereitgestellte DC-DC-Funktionalität eine elektrische Versorgungsspannung und/oder einen elektrischen Versorgungsstrom innerhalb von gewünschten Grenzen hält, zum Beispiel vordefinierter, vorbestimmter, oder benutzerdefinierter Grenzen. Die Grenzen können statisch oder dynamisch sein. Zum Beispiel kann ein solcher Steuermechanismus zumindest teilweise abseits der DC-DC-Wandler implementiert sein und/oder kann mindestens teilweise innerhalb der DC-DC-Wandler implementiert sein. Der genannte Steuermechanismus kann eine Rückkopplungsschleife von einem Ausgang der DC-DC-Wandler zurück in die DC-DC-Wandler zum Regeln der Performance in Bezug auf die Strom- und Spannungsbegrenzung enthalten.
-
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Tester“ (welcher auch als Testzelle bezeichnet werden kann) insbesondere eine Apparatur bezeichnen, welche zum Testen von zu testenden Vorrichtungen konfiguriert ist. Zum Beispiel kann ein solcher Test ein Funktionstest, ein elektronischer Test, ein Halbleitertest, etc. sein.
-
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Prober“ insbesondere eine Handhabungsvorrichtung zum Handhaben von zu testenden Vorrichtungen bezeichnen, insbesondere Halbleiter-Wafern, in Bezug auf das Testen ihrer Funktionalität mittels eines Testers. Ein Prober kann elektrische Kontakte in physischen Kontakt mit einer oder mehreren zu testenden Vorrichtungen bringen, um das Testen vorzubereiten und auszuführen. Insbesondere kann ein Prober der mechanische Teil eines Testers sein, welcher mit einer elektrischen Testeinheit zusammenwirken kann. Der Prober kann ein Wafer-Prober sein, mit welchem der Tester zum Wafer-Testen verwendet werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Prober zum Testen von einem oder mehreren separaten eingegossenen Packages konfiguriert sein.
-
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „elektrische Testeinheit“ insbesondere einen elektronischen Teil eines Testers in Bezug auf das Testen von zu testenden Vorrichtungen bezeichnen. Ein elektrischer Test einer solchen zu testenden Vorrichtung kann das Anlegen von elektrischen Stimulussignalen an eine oder beide gegenüberliegende Hauptoberflächen der zu testenden Vorrichtung erfordern, zum Beispiel an Pads von Chips eines Wafers. Der Test kann auch die Detektion und das Verarbeiten von elektrischen Reaktionssignalen als Reaktion auf das Anlegen der Stimulussignale erfordern, wobei die Reaktionssignale von einer oder beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen der zu testenden Vorrichtung detektiert werden können, abhängig von den Besonderheiten einer bestimmten Anwendung.
-
Bei einer Ausführungsform ist jeder von der Mehrzahl der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zum Bereitstellen eines konstanten gewandelten elektrischen Ausgangsstroms konfiguriert. In diesem Kontext kann sich der Begriff „konstant“ insbesondere auf einen Testzyklus für einen Chip der mindestens einen DUT beziehen. Bevorzugt kann der „konstante Strom“ so gesteuert sein, dass er kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert-Strom ist, um das Verbrennen einer Sonde zu vermeiden. Indem ein konstanter Ausgangsstrom bereitgestellt ist, kann der DC-DC-Wandler direkt sicherstellen, dass kein übermäßig hoher Strom an einen elektrischen Kontakt und von dort zu einer DUT angelegt wird.
-
Bei einer Ausführungsform ist jeder von der Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern zum Bereitstellen eines gewandelten elektrischen Ausgangsstroms konfiguriert, welcher stabil ist oder welcher ausgeglichen ist. Bei einem Szenario zum Beispiel, bei welchem eine erste DUT sehr sauber ist, kann dann jede Sonde ihren idealen Strom empfangen. Wird ferner in Betracht gezogen, dass eine zweite DUT zum Beispiel zwei Pads hat, welche kontaminiert sind, können die reagierenden zwei Sonden verschiedene Ströme haben. Wenn eine dritte DUT vier Pads hat, welche kontaminiert sind, können die korrespondierenden vier Sonden verschiedene Ströme haben. Während des Testens einer DUT kann der Ausgangsstrom konstant sein, der Ausgangsstrom eines DC-DC-Wandlers kann so gesteuert werden, dass er nicht konstant ist, kann insbesondere dynamisch neu ausgeglichen werden, wenn mehrere DUTs in Serie getestet werden.
-
Bei einer Ausführungsform weist die Begrenzungsschaltung einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (AC-DC-Wandler) zum Wandeln einer elektrischen Eingangswechselspannung in eine elektrische Eingangsgleichspannung auf, welche der Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern zugeführt wird. Somit kann der genannte AC-DC-Wandler an seiner Eingangsseite einen Wechselstrom empfangen, zum Beispiel von einer Hauptversorgung. Bevor eine solche elektrische Versorgungsleistung der parallelen Anordnung von DC-DC-Wandlern zugeführt wird, kann der AC-DC-Wandler auf der Basis des zugeführten Wechselstroms einen Gleichstrom erzeugen. Für diesen Zweck ist es zum Beispiel möglich, Gleichrichterdioden oder Ähnliches zu verwenden. Bevorzugt kann ein einziger AC-DC-Wandler für alle parallelen DC-DC-Wandler gemeinsam bereitgestellt sein.
-
Bei einer Ausführungsform weist der Begrenzungsschaltkreis einen Strom-zu-Spannung-Wandler auf, welcher zum Wandeln eines tatsächlichen elektrischen Gesamtstroms konfiguriert ist, welcher eine Summe der elektrischen Ausgangsströme angibt, welche von der Mehrzahl der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bereitgestellt sind, zu einem Spannungspegel, welcher von dem Steuermechanismus zum Steuern der Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Wandler verwendet wird. Genauer kann der Strom-zu-Spannung-Wandler zum Bestimmen der kumulierten Ströme verwendet werden, welche von den DC-DC-Wandlern durch einzelne Pfade zu den Sonden oder elektrischen Kontakten zu der DUT fließen. Ferner kann der Strom-zu-Spannung-Wandler zum Zuführen eines korrespondierenden Summensignals in Form eines Spannungspegels, welcher die kumulierten Ströme repräsentiert, zu einem Betriebsverstärker oder einem anderen Komparator verwendet werden. Der Betriebsverstärker oder andere Komparator kann einen Teil des Steuermechanismus bilden. Allgemeiner kann der Strom-zu-Spannung-Wandler zwischen die parallelen DC-DC Wandler einerseits und die elektrischen Kontakte, welche die DUT kontaktieren, andererseits geschaltet sein. Die gesamten Ausgabeströme der DC-DC-Wandler können in einen Spannungspegel gewandelt werden, welcher für eine Verwendung mittels des Steuermechanismus zum Begrenzen des Stroms und/oder des Spannungspegels der DC-DC-Wandler bei einem separaten Anschluss bereitgestellt ist.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum Zuführen eines Steuersignals, welches von einem vordefinierten elektrischen Ziel-Gesamtstrom für alle elektrischen Kontakte abhängig ist, welcher von einem Spannungspegel repräsentiert wird, zu der Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern konfiguriert. Somit kann der Spannungspegel eine gewünschte Summe von einzelnen Stromwerten angeben, welche als eine Ausgabe der parallelen DC-DC-Wandler bereitgestellt ist. Der Wert des vordefinierten elektrischen Ziel-Gesamtstroms kann definiert sein, um einen Überstrom, eine Überspannung und/oder eine zu hohe Leistung an der DUT zuverlässig zu verhindern. Eine Information in Bezug auf den Wert des vordefinierten elektrischen Ziel-Gesamtstroms kann in der Form eines Spannungssignals (in 1 als „IZiel“ bezeichnet) bereitgestellt sein. Anschaulich kann das Spannungssignal einen gewünschten Gesamtstrompegel angeben, welcher einer DUT zuzuführen ist. Zum Beispiel kann das Anlegen eines 4 V Signals an einen Betriebsverstärker einen vordefinierten elektrischen Ziel-Gesamtstrom repräsentieren, welcher zu einem Strompegel von 4 Ampere korrespondiert.
-
Bei einer Ausführungsform ist der vordefinierte elektrische Ziel-Gesamtstrom, welcher von dem Spannungspegel repräsentiert wird, mindestens 0,1 Ampere, insbesondere mindestens 10 Ampere. Insbesondere kann ein Bereich des Stroms von 0,1 Ampere bis 100 Ampere, weiter insbesondere von 0,4 Ampere bis 50 Ampere, sein. Somit kann die Begrenzungsschaltung zum Arbeiten mit sehr hohen Stromwerten konfiguriert sein, wo ein Überstrom oder eine Überspannung eine signifikante Beschädigung verursachen kann. Damit kann die Zuverlässigkeit der Begrenzungsschaltung für solche Hochstrom-Szenarios von äußerst großem Vorteil sein, welche zum Beispiel bei Automobilanwendungen vorkommen.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum Zuführen eines Steuersignals, welches von einem tatsächlichen elektrischen Gesamtstrom abhängig ist, welcher von der Mehrzahl der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bereitgestellt ist und von einem weiteren Spannungspegel (welcher bevorzugt mittels des oben beschriebenen Strom-zu-Spannung-Wandlers bestimmt und bereitgestellt ist) repräsentiert wird, zu der Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler konfiguriert. Da der oben diskutierte Spannungspegel indikativ für einen vordefinierten elektrischen Ziel-Gesamtstrom ist, kann ein weiterer Spannungspegel, welcher von dem Strom-zu-Spannung-Wandler zugeführt wird, auch ein Spannungssignal sein. Das letztere kann den tatsächlichen oder realen kumulierten Strompegel repräsentieren, welcher mittels des Strom-zu-Spannung-Wandlers von den verschiedenen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerausgängen detektiert ist.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum Zuführen des Steuersignals zu der Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern konfiguriert, abhängig von einem Ergebnis eines Vergleichs (insbesondere mittels eines Komparators) zwischen dem vordefinierten elektrischen Ziel-Gesamtstrom für alle elektrischen Kontakte, welcher durch den oben genannten Spannungspegel repräsentiert ist, und dem tatsächlichen elektrischen Gesamtstrom, welcher durch den anderen oben genannten Spannungspegel repräsentiert ist. Die oben beschriebenen Spannungspegel können zwei Eingängen eines Komparators (welcher zum Beispiel als ein Betriebsverstärker verkörpert ist) für einen Vergleich zugeführt werden. Falls der reale oder tatsächliche elektrische Gesamtstrom höher als der elektrische gewünschte oder Ziel-Gesamtstrom ist, kann der Steuermechanismus die DC-DC Wandler steuern, um den Strom zu reduzieren. Falls der reale oder tatsächliche elektrische Gesamtstrom kleiner als der elektrische gewünschte oder Ziel-Gesamtstrom ist, kann der Steuermechanismus die DC-DC Wandler steuern, um den Strom zu erhöhen.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum Versorgen der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler mit mindestens einem Abtastsignal konfiguriert, welches an der mindestens einen zu testenden Vorrichtung abgetastet wird und welches indikativ für eine Spannung bei mindestens einem der elektrischen Kontakte zum Kontaktieren der mindestens einen zu testenden Vorrichtung ist. Mittels Erfassens eines Abtastsignals kann ein Spannungsabfall bei einem elektrischen Kontakt geschätzt werden, indem ein Kontaktwiderstand detektiert wird. Zum Beispiel kann das Abtastsignal ein Spannungssignal sein, welches einen Spannungsabfall an der DUT repräsentiert. Zum Beispiel kann der Spannungsabfall ein Spannungsabfall einer Nadel, einer Sonde, eines Testers und/oder einer Kontaktoberfläche sein. Zum Beispiel kann das Abtastsignal es ermöglichen, den Fall zu detektieren, dass eine DUT kontaminiert ist (zum Beispiel mit einem Partikel an einem bestimmten elektrischen Kontakt kontaminiert ist). Folglich kann das Detektieren eines Abtastsignals direkt an der DUT eine wichtige Information für ein korrespondierendes Anpassen der Steuerung bereitstellen, welche von dem Steuermechanismus den DC-DC-Wandlern zugeführt wird. Somit kann das Abtastsignal den DC-DC-Wandlern als ein weiteres Steuersignal zugeführt werden.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum Versorgen von jedem der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler mit einem Spannungssignal konfiguriert, welches von einem anderen Spannungssignal abgeleitet ist, welches einen maximalen Zielleistungspegel repräsentiert, welcher allen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern zuzuführen ist. Zusätzlich oder alternativ zur Einstellung des Zielstroms (wie oben beschrieben) kann der Steuermechanismus auch einen vordefinierten maximalen Leistungswert berücksichtigen, welcher nicht überschritten werden soll und welcher von einem weiteren Spannungssignal repräsentiert sein kann. Das andere Spannungssignal (welches den maximalen Zielleistungspegel repräsentiert) kann mittels eines Treibers für eine nachfolgende Verteilung an die verschiedenen DC-DC-Wandler in das abgeleitete Spannungssignal gewandelt werden.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum Steuern der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zum Begrenzen einer elektrischen Ausgangsspannung konfiguriert, so dass sie einen vordefinierten Schwellenwert-Spannungswert nicht überschreitet. Folglich kann die Steuerlogik so konfiguriert sein, dass die Ausgangsspannung, welche von den DC-DC-Wandlern zu der DUT bereitgestellt ist, nie übermäßig hoch ist. Folglich kann auch eine explizite Spannungsbegrenzung implementiert sein.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum Steuern der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler konfiguriert, so dass verschiedene der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler verschiedene Werte des elektrischen Ausgangsstroms bereitstellen. Eine solche Steuerung kann statisch oder dynamisch sein. Dies stellt eine hohe Flexibilität des Anlegens verschiedener Stromwerte an die verschiedenen elektrischen Kontakte bereit, zum Beispiel im Fall einer schwachen elektrischen Verbindung zwischen einem elektrischen Kontakt und der DUT, welche durch höhere elektrische Ströme an den verbleibenden elektrischen Kontakten kompensiert werden kann. Eine solche Steuerlogik kann als eine neu-ausgleichende Konfiguration verkörpert sein. Zum Beispiel bei einem Szenario, bei welchem ein elektrischer Kontakt einen schwachen physischen Kontakt mit der DUT hat (zum Beispiel weil ein Staubpartikel dazwischen ist), kann der elektrische Kontakt nicht ausreichend zum Zuführen des elektrischen Stroms zu der DUT beitragen. Falls dies auftritt, können ein oder mehrere andere elektrische Kontakte so gesteuert werden, dass sie zusätzlichen elektrischen Strom zu der DUT zuführen, um dadurch den/die elektrischen Kontakt(e) mit dem schwachen physischen Kontakt mit der DUT teilweise oder vollständig zu kompensieren. Ein solches Neu-ausgleichen kann einen geeigneten Betrieb der Begrenzungsschaltung und eines Testers selbst in dem Fall von Problemen mit Kontakten zwischen der DUT und einer Testausrüstung sicherstellen.
-
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum Steuern der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler konfiguriert, so dass alle Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler den gleichen Wert des elektrischen Ausgangsstrom bereitstellen. Um dies zu erreichen, können alle DC-DC-Wandler zum Beispiel mit dem gleichen Steuersignal gesteuert werden. Bei einer solchen Ausführungsform kann eine gleiche Verteilung der Versorgungsbeiträge aller DC-DC-Wandler sichergestellt werden.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus zum automatischen Regeln der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zum Begrenzen des elektrischen Ausgangsstroms konfiguriert. Insbesondere kann die Steuerung ohne einen Eingriff durch einen Benutzer bewerkstelligt werden. Auf vorteilhafte Weise kann durch den Steuermechanismus ein vollautomatisches Neu-ausgleichen des Stroms bereitgestellt sein. Es mag nicht das Erfordernis bestehen, dass ein Testingenieur in einen korrespondierenden autarken Steuermechanismus eingreift.
-
Bei einer Ausführungsform ist ein Teil des Steuermechanismus in die Mehrzahl der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler integriert und ein anderer Teil des Steuermechanismus ist abseits der Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bereitgestellt. Eine solche Ausführungsform ist zum Beispiel in 1 und 2 gezeigt, siehe Bezugszeichen 108. Alternativ kann der Steuermechanismus vollständig abseits der DC-DC-Wandler bereitgestellt sein. Bei noch einer anderen Ausführungsform ist der Steuermechanismus vollständig in den DC-DC-Wandlern integriert.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Steuermechanismus bei jedem der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler konfiguriert zum:
- - Vergleichen (insbesondere mittels eines ersten Komparators) des elektrischen Ausgangsstroms des jeweiligen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers mit einem Abtastsignal, welches bei mindestens einem der elektrischen Kontakte der mindestens einen zu testenden Vorrichtung abgetastet wird und indikativ für eine Spannung (oder einen Spannungsabfall) der mindestens einen zu testenden Vorrichtung ist;
- - weiteren Vergleichen (insbesondere mittels eines weiteren Komparators) eines Ergebnisses des Vergleichens (d. h. eines Ausgangssignals aus dem ersten Komparator) mit einem vordefinierten Spannungssignal, welches mit einer maximalen Leistung korreliert (zum Beispiel repräsentiert oder davon abgeleitet ist), welche allen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern zuzuführen ist; und
- - Begrenzen (bevorzugt basierend auf einem Ausgangssignals des weiteren Komparators) des elektrischen Ausgangsstroms des jeweiligen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers, falls das Ergebnis des weiteren Vergleichens ein Erfordernis zum Begrenzen angibt (insbesondere falls das Ergebnis des weiteren Vergleichens angibt, dass der elektrische Ausgangsstrom einen kritischen Schwellenwert überschritten hat).
-
Eine solche Konfiguration bezieht sich zum Beispiel auf die Ausführungsform, welche in 2 gezeigt ist. Zunächst kann ein spannungsbezogenes Rückkopplungssignal von der DUT mit einem tatsächlichen Ausgangssignal eines einzelnen DC-DC-Wandlers verglichen werden. Ein Ergebnis dieses Vergleichs kann einer Schwellenwertanalyse unterzogen werden, indem es mit einer maximal zulässigen Leistung verglichen wird. Falls das Ergebnis dieser Schwellenwertanalyse zu dem Schluss führt, dass die gegenwärtige Leistungsausgabe des DC-DC-Wandlers zu hoch ist, kann ein Ausgangssignal des weiteren Komparators zu einer DC-DC-Wandlungssektion des DC-DC-Wandlers rückgekoppelt werden, um den Ausgangsstrom davon zu reduzieren.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Tester zum Testen einer Mehrzahl von Halbleiterchips auf Wafer-Ebene als zu testende Vorrichtungen konfiguriert. Um es kurz zu halten, kann eine Mehrzahl der Halbleiterchips noch integral miteinander auf einer gemeinsamen Basis verbunden sein, wenn das Testen ausgeführt wird. Beim Verwenden der offenbarten Begrenzungsschaltung kann ein Testverfahren integral verbundene Plättchen oder Chips von mindestens einem Wafer als die zu testende Vorrichtung(en) testen. Insbesondere kann ein Wafer getestet werden, welcher einen Durchmesser von mindestens 200 mm, weiter insbesondere mindestens 300 mm, hat. Zum Beispiel weist das Verfahren ein Testen eines Wafers als die zu testende Vorrichtung auf, welcher eine Mehrzahl von Leistungshalbleiterchips aufweist.
-
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Tester zum Testen von einem oder einer Mehrzahl von getrennten eingekapselten Halbleiterchips als zu testende Vorrichtungen konfiguriert. Zum Beispiel können die DUTs eingegossene Plättchen sein. Somit kann der Tester zum Testen eines eingegossenes Packages oder eines anderen einzelnen Packages konfiguriert sein. Der Tester kann auch zum Testen eines Wafers als Ganzes konfiguriert sein.
-
Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren ein Testen eines Siliziumcarbid-Chips als zu testende Vorrichtung auf. Zum Beispiel kann ein SiCMOS-Belastungstest ausgeführt werden. Allgemeiner kann das Verfahren ein Ausführen eines Halbleiter-Transistorchip-Belastungstests aufweisen.
-
Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren ein Ausführen eines Hochstrom-Gleichstrom (DC) Tests auf. Aufgrund der Begrenzungsschaltung kann ein Überstrom und/oder eine Überspannung während eines solchen Hochstrom-DC-Tests zuverlässig verhindert werden.
-
Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren ein Ausführen eines Impulstests auf, d. h. eines Tests, während welchem eine Mehrzahl von elektrischen Impulsen an der DUT angelegt werden. Aufgrund der Strom- und/oder Spannungsbegrenzung, welche mittels der Begrenzungsschaltung sichergestellt ist, besteht im Wesentlichen keine Einschränkung in Bezug auf die zeitliche Länge der Impulse, welche während des Impuls-Testens angelegt werden. Zum Beispiel können solche Impulse länger als 100 ms sein.
-
Bei einer Ausführungsform kann eine getestete DUT einen Transistorchip aufweisen, welcher ein Source-Pad, ein Drain-Pad, und ein Gate-Pad als das mindestens eine Pad hat. Insbesondere können das Source-Pad und das Gate-Pad auf der gleichen Hauptoberfläche des elektronischen Chips gebildet sein und können jeweils mit einem entsprechenden Kontaktelement gekoppelt sein. Das Drain-Pad kann auf einer gegenüberliegenden anderen Hauptoberfläche des elektronischen Chips gebildet sein. Ein solcher Transistorchip kann ein Chip sein, welcher die Funktion eines Transistors erfüllt, insbesondere eines Feldeffekttransistors. Ein solcher Transistorchip kann zum Beispiel für Halbleiter-Leistungsanwendungen verwendet werden.
-
Bei einer Ausführungsform weist die mindestens eine getestete DUT mindestens eines aus der Gruppe auf, aufweisend einen Controller-Schaltkreis, einen Treiberschaltkreis, und einen Leistungshalbleiter-Schaltkreis. Alle diese Schaltkreise können in einem Halbleiterchip integriert sein, oder separat in verschiedenen Chips sein. Zum Beispiel kann eine korrespondierende Leistungshalbleiter-Anwendung mittels des/der Chip(s) realisiert sein, wobei die integrierten Schaltkreiselemente eines solchen Leistungshalbleiterchips mindestens einen Transistor (insbesondere einen MOSFET, Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), mindestens eine Diode, etc. aufweisen können. Insbesondere können Schaltkreise hergestellt werden, welche eine Halbbrückenfunktion, eine Vollbrückenfunktion, etc. erfüllen.
-
Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen deutlich, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Teile oder Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
-
Figurenliste
-
Die beigefügten Zeichnungen, welche enthalten sind, um ein tieferes Verständnis von beispielhaften Ausführungsformen bereitzustellen und einen Teil der Beschreibung darstellen, zeigen beispielhafte Ausführungsformen.
-
In den Zeichnungen:
- 1 zeigt eine Begrenzungsschaltung zum Bereitstellen eines begrenzten elektrischen Stroms und/oder einer begrenzten elektrischen Spannung zum elektrischen Testen mindestens einer zu testenden Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
- 2 zeigt ein Schaltkreisdiagramm eines Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers der Begrenzungsschaltung gemäß 1.
- 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Testers, welcher eine elektrische Testeinheit mit einer Begrenzungsschaltung gemäß 1 und einen Prober gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufweist.
-
Ausführliche Beschreibung
-
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu.
-
Bevor beispielhafte Ausführungsformen ausführlicher mit Bezug auf die Figuren beschrieben sind, sind einige allgemeine Überlegungen zusammengefasst, basierend auf welchen beispielhafte Ausführungsformen entwickelt wurden.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Begrenzungsschaltung zum Begrenzen eines Stroms und/oder einer Spannung während eines DUT-Tests bereitgestellt. Eine parallele Schaltung von DC-DC-Wandlern kann jeweils eine Eingabe in einen gewandelten Ausgabe-DC wandeln, welcher an elektrische Kontakte angelegt wird, welche mit der DUT verbunden sind. Ein Steuermechanismus ist mit den DC-DC-Wandlern funktionell gekoppelt und stellt sicher, dass der bereitgestellte Strom und/oder die Spannung auf akzeptable Werte begrenzt ist, insbesondere kritische hohe Werte nicht überschreitet.
-
Genauer kann eine Sondenkarte für einen Hoch-DC-Stromtest (zum Beispiel einen Belastungstest) einer DUT (zum Beispiel eines Silizium-Wafers) mit Hochstrom-DC-DC-Wandlern bereitgestellt sein, um der DUT unter Verwendung von mehreren parallelen DC-DC-bezogenen Kontakten (zum Beispiel Nadeln, Pogo-Pins, etc.) einen konstanten oder ausgeglichenen Strom zuzuführen. Bevorzugt kann eine konstante Stromausgabe jedes DC-DC-Wandlers automatisch eingestellt (insbesondere begrenzt) werden, zum Beispiel, um einem oder mehreren Zielwerten zu entsprechen. Auf vorteilhafte Weise können die DC-DC-Wandler parallel gestapelt sein, um einen höheren Gesamtstrom zu liefern. Eine solche Schaltungsarchitektur kann einen hohen DC und eine Impulsstrombegrenzung bei einer DUT sicherstellen. Auf vorteilhafte Weise ist eine solche Architektur in Bezug auf eine Anzahl von Hochstromquellen frei skalierbar.
-
Indem gesteuerte DC-DC-Wandlermodule verwendet werden, kann es möglich sein, die DUT(s) mit einer hohen Effizienz mit Leistung zu versorgen. In Bezug auf die Flexibilität kann es möglich sein, die DC-DC-Wandlermodule parallel zu schalten, was es ermöglichen kann, selektiv einen hohen Strom auf einem Kontakt, oder ausgeglichene Ströme bei einer Mehrzahl von Kontakten bereitzustellen. Darüber hinaus kann eine Begrenzungsschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eine hohe Fehlertoleranz haben: indem parallele DC-DC-bezogene Kontakte (zum Beispiel Nadeln, Pogo-Pins, etc.) auf einem Kontaktstift oder Pad einer DUT implementiert sind, kann es möglich sein, die Begrenzungsschaltung ungeachtet eines oder mehrerer schlechter Kontakte in geeigneter Weise zu betreiben. Dies kann akzeptabel sein, da der Gesamtstrom für alle parallelen DC-DC-Kanäle gesteuert werden kann. Auf vorteilhafte Weise kann dies zu einer längeren Betriebszeit, einer geringeren Wiederholungstestgefahr und einer höheren Ausbeute führen. Ferner können beispielhafte Ausführungsformen eine Beschädigung einer DUT während des Testens zuverlässig verhindern: einzelne Kontakte können in der Leistungsausgabe begrenzt werden, um eine Beschädigung der Ausrüstung und der DUT zu verhindern. Hochohmige Kontakte können zusätzlich in der Ausgabeleistung reduziert werden. Ferner kann der Gesamtaufwand zum Testen reduziert werden, da eine Begrenzungsschaltung eine vollständige Quellenmesseinheit (SMU) für stromgesteuerte Tests implementieren kann. Darüber hinaus kann eine Begrenzungsschaltung den Energieverbrauch reduzieren und kann dadurch die Emission von Kohlendioxid aufgrund einer äußerst effizienten Wandlung des Stroms während des Testens reduzieren, insbesondere während eines Belastungstests (welcher zum Beispiel 15 Minuten dauern kann).
-
Einige beispielhafte Ausführungsformen können beim Testen eines Wafers ausgeführt werden, d.h. bei einem Front-End Prozess, während einige beispielhafte Ausführungsformen beim Testen von eingekapselten Halbleiterpackages ausgeführt werden können, d. h. bei einem Back-End Prozess. Beispielhafte Ausführungsformen können sicherstellen, dass Strom und/oder Spannung während eines Tests zuverlässig begrenzt sind.
-
1 zeigt eine Begrenzungsschaltung 100 zum Bereitstellen eines begrenzten elektrischen Stroms, einer begrenzten elektrischen Spannung und/oder einer begrenzten elektrischen Leistung zum elektrischen Testen einer zu testenden Vorrichtung (DUT) 102 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die DUT 102 kann zum Beispiel ein Halbleiter-Wafer mit einer Mehrzahl von noch integral verbundenen Halbleiterchips sein. Die DUT 102 kann auch ein Halbleiterpackage sein, zum Beispiel ein eingekapselter Halbleiterchip. Ferner kann die Begrenzungsschaltung 100 auch zum gleichzeitigen Testen einer Mehrzahl von DUTs 102 konfiguriert sein.
-
Die Begrenzungsschaltung 100 gemäß 1 weist einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (AC-DC-Wandler) 110 auf. Der AC-DC-Wandler 110 empfängt an seinem Eingang eine elektrische Eingangswechselspannung UAC von einer AC-Versorgung (nicht gezeigt), zum Beispiel einer Hauptversorgung. Der AC-DC-Wandler 110 kann zum Wandeln der elektrischen Eingangswechselspannung UAC zu einer elektrischen Eingangsgleichspannung UDCein an seinem Ausgang konstruiert sein. Zum Beispiel kann die elektrische Eingangsgleichspannung UDCein 24 V sein. Der AC-DC-Wandler 110 kann eine stabile DC-Leistung zuführen. Geeignete AC-DC-Wandler, welche zum Verwenden als AC-DC-Wandler 110 wie beschrieben geeignet sind, sind dem Fachmann bekannt.
-
Wie ebenfalls in 1 gezeigt ist, kann die elektrische Eingangsgleichspannung UDCein an einem Eingang von jedem einer Mehrzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern (DC-DC-Wandler) 104 bereitgestellt sein. Die verschiedenen DC-DC-Wandler 104 sind parallel zueinander geschaltet. Basierend auf der elektrischen Eingangsgleichspannung UDCein, welche von dem AC-DC-Wandler 110 bereitgestellt ist, ist jeder DC-DC-Wandler 104 zum Bereitstellen eines gewandelten elektrischen Ausgangsstroms Iaus konfiguriert. Zum Beispiel kann der elektrische Ausgangsstrom Iaus 2 Ampere sein (wobei natürlich andere Stromwerte möglich sind). Geeignete DC-DC-Wandler, welche zum Verwenden als DC-DC-Wandler 104 wie beschrieben geeignet sind, sind einem Fachmann bekannt und können in der Ausführungsform von 1 implementiert sein. Allerdings ist der DC-DC-Wandler 104, welcher in 2 gezeigt und unten beschrieben ist, eine besonders geeignete Wahl.
-
Wieder auf 1 bezugnehmend, weist die Begrenzungsschaltung 100 ferner einen Strom-zu-Spannung-Wandler 112 (welcher auch als I/U Wandler bezeichnet werden kann) auf. Zum Beispiel kann der Strom-zu-Spannung-Wandler 112 als ein magnetischer Transducer verkörpert sein. Der Strom-zu-Spannung-Wandler 112 ist zum Wandeln eines tatsächlichen elektrischen Gesamtstrom, welcher eine Summe der einzelnen elektrischen Ausgangsströme Iaus, Iaus, ... angibt, welche von jedem der Mehrzahl von DC-DC-Wandlern 104, 104, ... bereitgestellt ist, in einen Spannungspegel ISumme konfiguriert. Nur als ein Beispiel angeführt, falls 25 parallel geschaltete DC-DC-Wandler 104 bereitgestellt sind, und falls jeder elektrische Ausgangsstrom Iaus einen einzelnen tatsächlichen elektrischen Strom von 2 Ampere bereitstellt, beträgt die Summe der elektrischen Ausgangsströme 50 Ampere. Der zuletzt genannte Gesamtstromwert kann von einer Spannungspegel ISumme repräsentiert sein, welcher von dem Strom-zu-Spannung-Wandler 112 ausgegeben wird. Genauer kann der Spannungspegel ISumme zu einem Komparator 150 eines Steuermechanismus 108 ausgegeben werden, welcher unten ausführlicher beschrieben ist.
-
Darüber hinaus passieren die elektrischen Ausgangsströme Iaus, Iaus, ..., welche von jedem der Mehrzahl von DC-DC-Wandlern 104, 104, ... bereitgestellt sind und sich auf korrespondierende elektrische Ausgangsspannungen Uaus, Uaus, ... beziehen, den Strom-zu-Spannung-Wandler 112 und werden zu einem zugeordneten der elektrischen Kontakte 106 weitergeleitet, um die gezeigte DUT 102 zu kontaktieren. Zum Beispiel kann jeder elektrische Kontakt 106 zum Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen physischen Kontakts mit einem oder mehreren Pads 152 der DUT 102 konfiguriert sein. Zum Beispiel kann jeder elektrische Kontakt 106 eine separate Sonde sein, zum Beispiel eine Kontaktnadel oder ein Pogo-Pin. Gemäß 1 ist ein einzelnes gemeinsames elektrisch leitfähiges Pad 152 der DUT 102 für alle elektrischen Kontakte 106 zusammen bereitgestellt.
-
Wie in 1 gezeigt ist, ist einer der stromzuführenden elektrischen Kontakte 106 allerdings aufgrund eines unerwünschten Fremdpartikels 154, zum Beispiel Staub oder Schmutz, unbeabsichtigterweise nur schwach - oder überhaupt nicht - in elektrischem Kontakt mit dem Pad 152. Unter diesen Umständen ist es nicht möglich, den elektrischen Strom mittels des elektrischen Kontakts 106, welcher mit dem Fremdpartikel 154 kontaminiert ist, geeignet zu der DUT 102 zu leiten.
-
Bevorzugt kann jeder von der Mehrzahl von DC-DC-Wandlern 104 zum Bereitstellen eines konstanten oder neu-ausgeglichenen gewandelten elektrischen Ausgangsstroms Iaus konfiguriert sein. Zum Beispiel bei dem beschriebenen Szenario, in welchem ein elektrischer Kontakt 106 aufgrund des künstlichen Fremdpartikels 154 dazwischen einen schwachen physischen Kontakt mit der DUT 102 hat, kann der elektrische Kontakt 106 nicht ausreichend zum Zuführen des elektrischen Stroms zu der DUT 102 beitragen. Bei diesem Szenario kann ein Steuermechanismus 108 zum Steuern der anderen DC-DC-Wandler 104 konfiguriert sein, welche sich nicht auf den elektrischen Kontakt 106 beziehen, welcher mit dem Fremdpartikel 154 kontaminiert ist, so dass ihre zugeführten Ausgangsströme Iaus neu ausgeglichen werden, um den reduzierten elektrischen Strom zumindest teilweise zu kompensieren, welcher von dem schlechten elektrischen Kontakt 106 bereitgestellt ist, welcher mit dem Fremdpartikel 154 kontaminiert ist. Zum Beispiel können die verbleibenden DC-DC-Wandler 104 neu ausgeglichen werden, insbesondere unter der Steuerung des Steuermechanismus 108, so dass sie mit einem entsprechend höheren Strom über 2 Ampere betrieben werden.
-
Ferner kann der Steuermechanismus 108 der Begrenzungsschaltung 100 von 1 zum Steuern der DC-DC-Wandler 104 zum Begrenzen des elektrischen Ausgangsstroms Iaus und/oder der elektrischen Ausgangsspannung Uaus konfiguriert sein, welche sich auf den elektrischen Ausgangsstrom Iaus bezieht. Insbesondere kann der Steuermechanismus 108 konfiguriert sein, sicherzustellen, dass der elektrische Strom und die elektrische Spannung (und somit auch die elektrische Leistung, welche das Produkt des elektrischen Stroms und der elektrischen Spannung ist) so begrenzt sind, dass sie keine kritischen Werte überschreiten. Bei der gezeigten Ausführungsform sind einige Bestandteile des Steuermechanismus 108 - welche unten ausführlicher beschrieben sind - separat von den DC-DC-Wandlern 104 bereitgestellt, wohingegen ein anderer Teil des Steuermechanismus 108 in den DC-DC-Wandlern 104 integriert sein kann (wie unten mit Bezug auf 2 beschrieben ist).
-
Im Folgenden ist die Konstruktion und der Betrieb des Steuermechanismus 108 zum Bereitstellen der Strom- und/oder Spannungsbegrenzungsfunktionalität ausführlicher beschrieben.
-
Noch auf 1 Bezug nehmend ist der Steuermechanismus 108 zum Zuführen eines Steuersignals Isteuer zu einigen oder jedem der DC-DC-Wandler 104 konfiguriert. Genauer ist das Steuersignal Isteuer bei einem Ausgang des oben genannten Komparators 150 bereitgestellt. Der Komparator 150 empfängt bei einem ersten Einlass den oben beschriebenen Spannungspegel ISumme, wie er von dem Strom-zu-Spannung-Wandler 112 bereitgestellt ist. Es wird daran erinnert, dass ein tatsächlicher elektrischer Gesamtstrom, welcher von der Mehrzahl der DC-DC-Wandler 104 bereitgestellt ist und mittels des Strom-zu-Spannung-Wandlers 112 bestimmt wird, von dem Spannungspegel ISumme repräsentiert ist. Zum Bestimmen des Steuersignals Isteuer empfängt der Komparator 150 darüber hinaus bei einem zweiten Einlass einen vordefinierten elektrischen Ziel-Gesamtstrom für alle elektrischen Kontakte 106, welcher von einem Spannungspegel IZiel repräsentiert ist. Zum Beispiel kann bei der gegebenen Anzahl von 25 DC-DC-Wandlern 104 und einem individuellen Ziel-Strom pro DC-DC-Wandler von 2 Ampere der Spannungspegel IZiel zu einem Wert eingestellt werden, welcher zu einem Ziel-Gesamtstrom von 50 Ampere korrespondiert. Der Steuermechanismus 108 kann dann zum Zuführen des Steuersignals Isteuer zu der Mehrzahl der DC-DC-Wandler 104 als eine Ausgabe des Komparators 150 konfiguriert sein, welche zu einer Differenz zwischen dem Spannungspegel IZiel und dem Spannungspegel ISumme korrespondiert. Durch diese Funktionalität des Komparators 150, welcher in einer Rückkopplungsschleife von dem Strom-zu-Spannung-Wandler 112 zurück zu dem Array von DC-DC-Wandlern 104 verbunden ist, kann ein Überstrom zuverlässig verhindert werden. Dies kann die DUT 102 vor einer Beschädigung schützen.
-
Darüber hinaus ist der Steuermechanismus 108 zum Versorgen der DC-DC-Wandler 104 mit einem Abtastsignal Uabtast als ein weiteres Steuersignal konfiguriert, welches bei dem gemeinsamen Pad 152 (oder alternativ bei einem separaten Pad, nicht gezeigt) der DUT 102 abgetastet wird. Das Abtastsignal Uabtast kann indikativ für eine Spannung an dem elektrischen Kontakt 106 zu der DUT 102 sein, mittels welchem das Abtastsignal Uabtast detektiert wird. Um es kurz zu halten, kann das Abtastsignal Uabtast es ermöglichen, einen Spannungsabfall zwischen der Ausgangsspannung eines DC-DC-Wandlers 104 und der Spannung an dem Pad/Stift 152 zu beurteilen. Falls der Spannungsabfall einen kritischen Wert überschreitet, können der Strom, die Spannung und/oder die Leistung, welche von den DC-DC-Wandlern 104 bereitgestellt sind, entsprechend eingestellt werden.
-
Als nächstes ist ein spezifisches leistungsbegrenzendes Merkmal des Steuermechanismus 108 erläutert: Wieder auf 1 Bezug nehmend, kann der Steuermechanismus 108 zum Versorgen von jedem der DC-DC-Wandler 104 mit einem Spannungssignal UGrenze als ein anderes Steuersignal konfiguriert sein. Das Spannungssignal UGrenze kann von einem anderen Spannungssignal Pmax abgeleitet sein, welches eine vordefinierte maximale Leistung repräsentiert, welche allen DC-DC-Wandlern 104 zuzuführen ist. Zum Beispiel kann das Spannungssignal Pmax einen vorbestimmten Pegel der maximalen Leistung angeben, welche von der Begrenzungsschaltung 100 ermöglicht wird. Das Spannungssignal Pmax kann einem Treiber 158 zugeführt werden, welcher auf dieser Basis das Spannungssignal UGrenze erzeugt. Anschaulich funktioniert der Treiber 158 als ein Signalverteiler zum Verteilen des die maximale Leistung definierenden Signals an alle DC-DC Wandler 104. Der Treiber 158 gibt einen Spannungspegel aus, welcher für die einzelnen DC-DC-Wandler 104 geeignet ist.
-
Wie bereits erwähnt ist, kann der Steuermechanismus 108 zum Steuern der DC-DC-Wandler 104 konfiguriert sein, so dass alle DC-DC-Wandler 104 den gleichen Wert des elektrischen Ausgangsstroms Iaus bereitstellen, zum Beispiel 2 Ampere. Allerdings kann der Steuermechanismus 108 auch zum Steuern der DC-DC-Wandler 104 so konfiguriert sein, dass verschiedene der DC-DC-Wandler 104 verschiedene Werte des elektrischen Ausgangsstroms Iaus bereitstellen. Zum Beispiel kann ein Teilsatz der DC-DC-Wandler 104 so gesteuert sein, dass er einen höheren Strom ausgibt als ein oder mehrere andere DC-DC-Wandler 104. Zum Beispiel können einige DC-DC-Wandler 104 mehr als 2 Ampere bereitstellen, um einen schlechten elektrischen Kontakt 106 zu kompensieren, welcher von einem Fremdpartikel 154 kontaminiert ist. Allerdings kann das Steuern verschiedener DC-DC-Wandler 104, so dass sie verschiedene Strompegel ausgeben, auch vorteilhaft sein, wenn verschiedene DUT-Pads verschiedene Strompegel erfordern.
-
Auf vorteilhafte Weise ist der Steuermechanismus 108 zum automatischen Regeln der DC-DC-Wandler 104 zum Begrenzen des Stroms, der Spannung und/oder der Leistung ohne einen Eingriff durch einen Benutzer konfiguriert. Somit muss ein Testingenieur sich nicht um eine solche Begrenzung kümmern, wenn der Test in einer vollautomatischen Weise ausgeführt wird.
-
Somit zeigt 1 eine Hochstrom-mehrere-DC-DC-wandlerbasierte Begrenzungsschaltung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der AC-DC-Wandler 110 liefert eine konstante Spannungszufuhr für mehrere DC-DC-Wandler 104. Die DC-DC Wandler 104 können einfach parallel gestapelt sein, um höhere Ströme zu liefern (was eine Skalierbarkeit und Modularität bietet). Mit der UGrenze-basierten Steuerung kann eine Einstellung einer maximalen Leistung, welche jedem elektrischen Kontakt 106 (zum Beispiel einer Nadel) zugeführt wird, zum Verbessern der Betriebssicherheit eingestellt werden. Bei einer Ausführungsform kann eine konstante Stromausgabe pro einzelnem DC-DC-Wandler 104 gemäß einem vordefinierten IZiel-Wert automatisch eingestellt werden. Die Ausführungsform von 1 ist für Hochstrom-DC und Impulstests besonders geeignet. Die Begrenzungsschaltung 100 gemäß 1 hat aufgrund des Arrays von DC-DC-Wandlern 104 einen niedrigen Leistungsverlust. Zum Beispiel kann eine Eingang-zu-Ausgang-Effizienz von 90 % oder mehr erreicht werden.
-
2 zeigt ein Schaltkreisdiagramm eines DC-DC-Wandlers 104 der Begrenzungsschaltung 100 gemäß 1. Wie mit den Bezugszeichen 108 in 2 gezeigt ist, kann ein Teil des Steuermechanismus 108 in dem gezeigten DC-DC-Wandler 104 integriert sein, wohingegen ein anderer Teil des Steuermechanismus 108 abseits des DC-DC-Wandlers 104 bereitgestellt sein kann (siehe Bezugszeichen 108 in 1). Allerdings ist einem Fachmann klar, dass 2 nur ein Beispiel für die Konstruktion eines solchen DC-DC-Wandlers ist, und dass viele Alternativen möglich sind. Verschiedene Signale sind in 2 gezeigt, welche an den verschiedenen Anschlüssen des DC-DC-Wandlers 104 angelegt werden können, und welche sich auf die korrespondierenden Signale in 1 beziehen.
-
Ein Versorgungssignal von dem AC-DC-Wandler 110, welches in 1 als elektrische Eingangsgleichspannung UDCein bezeichnet ist, ist in 2 mit einem korrespondierenden elektrischen Eingangsstrom Iein angegeben. Im Wesentlichen wird der elektrische Eingangsstrom Iein einem Einlass eines Treiberchips 162 zugeführt, welcher ein LED (lichtemittierende Diode) treiberintegrierter Schaltkreis sein kann. Ferner wird das Steuersignal Isteuer einem weiteren Einlass des Treiberchips 162 zugeführt. Eine Ausgabe des Treiberchips 162 wird Auswahlwiderständen 164 zum Auswählen eines maximalen Stromwerts zugeführt. Anschaulich stellt das Zusammenwirken des Treiberchips 162 und der Auswahlwiderstände 164 sicher, dass ein elektrischer Strom bei einem entsprechenden elektrischen Kontakt 106 keinen vordefinierten Schwellenwert (zum Beispiel 2,5 Ampere) überschreitet. Dadurch ist ein Überstromschutz bereitgestellt.
-
Ein elektrisches Signal, welches die Auswahlwiderstände 164 passiert, kann den elektrischen Ausgangsstrom Iaus bereitstellen, welcher einem zugeordneten elektrischen Kontakt 106 zugeführt wird, wie in 1 gezeigt ist. Ferner kann das elektrische Signal, welches die Auswahlwiderstände 164 passiert, auch die lichtemittierenden Dioden 166 betreiben.
-
Im Folgenden ist die Konstruktion und der Betrieb einer Leistungsverlust-Begrenzungsschaltung 168 des DC-DC-Wandlers 104 von 2 beschrieben:
- Das oben genannte elektrische Signal, welches die Auswahlwiderstände 164 passiert und indikativ für den elektrischen Ausgangsstrom Iaus ist, kann auch einem ersten Einlass eines ersten Komparators 170 der Leistungsverlust-Begrenzungsschaltung 168 zugeführt werden. Der erste Komparator 170 kann als ein Differenzialverstärker wirken. Bei einem zweiten Einlass des ersten Komparators 170 ist ein Abtastsignal Uabtast bereitgestellt, welches bei einem der elektrischen Kontakte 106 der DUT 102 abgetastet wird und indikativ für eine Spannung der DUT 102 ist. Das Abtastsignal Uabtast wurde mit Bezug auf 1 erläutert.
-
Der erste Komparator 170 vergleicht den elektrischen Ausgangsstrom Iaus mit dem Abtastsignal Uabtast und führt ein Ergebnis des Vergleichs einem ersten Einlass eines zweiten Komparators 172 der Leistungsverlust-Begrenzungsschaltung 168 zu. Bei einem zweiten Einlass des zweiten Komparators 172 wird das oben beschriebene vordefinierte Spannungssignal UGrenze zugeführt, welches mit einer maximalen Leistung (siehe Pmax in 1) korreliert, welche allen DC-DC-Wandlern 104 zuzuführen ist. Bei einem Auslass des zweiten Komparators 172 ist ein Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal des ersten Komparators 170 und UGrenze bereitgestellt. Der zweite Komparator 172 kann als ein Integratorverstärker wirken.
-
Das Signal bei dem Auslass des zweiten Komparators 172 kann durch eine Diode 176 und mittels einer Rückkopplungsschleife 174 einer Signalleitung zugeführt werden, an welche das Steuersignal Isteuer angelegt wird. Entsprechend kann das Rückkopplungssignal, welches mittels der Leistungsverlust-Begrenzungsschaltung 168 bereitgestellt ist, das Steuersignal Isteuer charakteristisch beeinflussen.
-
Insbesondere kann das Rückkopplungssignal den elektrischen Ausgangsstrom Iaus des DC-DC-Wandlers 104 begrenzen, falls das Ergebnis des Vergleichs, welcher von dem weiteren Komparator 172 ausgeführt wird, ein Erfordernis zum Begrenzen anzeigt. Zum Beispiel hat die Diode 176 eine hohe Ausgabe, falls ein Kontaktelement 106, welches dem DC-DC-Wandler 104 zugeordnet ist, gut funktioniert. Falls das Kontaktelement 106, welches dem DC-DC-Wandler 104 zugeordnet ist, allerdings nicht gut funktioniert (zum Beispiel aufgrund der Anwesenheit eines Fremdpartikels 154), hat die Diode 176 eine geringe Ausgabe, so dass das elektrische Signal begrenzt wird, welches von dem DC-DC-Wandler 104 zu der DUT 102 zugeführt wird.
-
Mit dem Design des DC-DC-Wandlers 104 gemäß 2 kann eine hohe Effizienz (zum Beispiel von 90 % oder mehr) erzielt werden. Ferner hat sich die Architektur des DC-DC-Wandlers 104 gemäß 2 als geeignet für eine parallele DC-DC-Module-Architektur herausgestellt. Ferner hat sich die Fehlertoleranz und die Leistungsbegrenzung für hochohmige Kontakte als vorteilhaft auch mit der Konfiguration von 2 herausgestellt.
-
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Testers 114, welcher eine elektrische Testeinheit 118 mit einer Begrenzungsschaltung 100 (welche zum Beispiel gemäß 1 und 2 verkörpert ist) und einen Prober 116 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufweist.
-
Der Prober 116 kann als eine Sondenkarte wirken und kann elektrische Signale und/oder eine elektrische Leistung via elektrische Kontakte 106 (zum Beispiel Nadeln) an ein oder mehrere Pads 152 (eines ist in 3 gezeigt) der DUT 102 anlegen. Eine oder mehrere DUTs 102, welche gegenwärtig getestet werden, können auf einem Träger 160 montiert sein. Der Prober 116 und/oder der Träger 160 zusammen mit einer oder mehreren DUTs 102 können dann in einen funktionellen Kontakt bewegt werden.
-
Die elektrische Testeinheit 118 weist die oben genannte Begrenzungsschaltung 100 auf und ist mit dem Prober 116 elektrisch gekoppelt. Folglich ist die elektrische Testeinheit 118 zum Zuführen der elektrischen Signale zu der mindestens einen DUT 102 und zum Empfangen und Analysieren einer Mehrzahl von Reaktionssignalen von der mindestens einen DUT konfiguriert.
-
Mit dem Tester 114 kann es möglich sein, eine Mehrzahl von Halbleiterchips auf Wafer-Ebene als DUT 102 zu testen. Allerdings kann der Tester 114 auch zum Testen einer Mehrzahl von getrennten eingekapselten Halbleiterchips als DUTs 102 konfiguriert sein, zum Beispiel eingegossenen Packages. Insbesondere können Siliziumcarbid-Chips als DUTs 102 getestet werden, indem ein Hochstrom-Gleichstrom-Impulstest durchgeführt wird, zum Beispiel ein Belastungstest.
-
Es ist anzumerken, dass der Begriff „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Merkmale ausschließt, und „ein“ oder „eine“ keine Mehrzahl ausschließen. Auch Elemente, welche in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben sind, können kombiniert werden. Es ist ebenfalls anzumerken, dass Bezugszeichen nicht als einschränkend für den Schutzbereich der Ansprüche auszulegen sind. Darüber hinaus soll der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, der Herstellung, der Stoffzusammensetzung, der Mittel, der Verfahren, und der Schritte eingeschränkt sein, welche in der Beschreibung beschrieben sind. Entsprechend sollen die beigefügten Ansprüche in ihrem Schutzbereich solche Prozesse, Maschinen, Herstellungen, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren, oder Schritte enthalten.
