JP2004534233A - 改良された集積回路用バーンイン方法及び装置 - Google Patents

Abstract

オンボードの温度検知回路を有する集積回路（ＩＣ）のような電子コンポーネントのバーンインを実行する改善された方法は、より高い箱入れの分割（ビンスプリット）を得るために使用される。本実施の形態によれば、温度の設定値がそれぞれのＩＣにロードされる。ＩＣが一定の高温に維持される間、バーンインシステムは、設定値を超えたかを判定するためにそれぞれのＩＣをチェックする。設定値を超えた場合、その設定値によりＩＣを特徴付けし、設定値を超えていない場合、その設定値をデクリメントして再びチェックする。本方法は、全てのＩＣが特定の設定値に特徴付けされるまで続く。本方法の結果として、それぞれのＩＣについて接合部温度が取得される。さらに、それぞれのＩＣについてバーンイン時間のリアルタイムでの予測値が取得される。これにより、バーンイン時間を調節して、バーンインのスループットを最適にすることができる。改善されたＩＣ用バーンインを実現するための装置も記載される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的な電子工学の分野に関し、より詳細には、集積回路のような電子コンポーネントに関するバーンイン試験を実行するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子システムの分野では、生産コストを抑えつつ、製造業者の装置の性能を向上するために、製造業者間で絶え間のなく競合し合っている。このことは、集積回路（以下、ＩＣと呼ぶ）の試験に関して特に当てはまる。ＩＣは、一般に、ＩＣが電子アセンブリに組み込まれる前に、ＩＣ上のそれぞれのエレメントが適切に機能することを確かめるために試験される必要がある。
【０００３】
コンピュータシステム（たとえば、デスクトップ、ラップトップ、ハンドヘルド、サーバ等）、無線通信装置（たとえば、セルラ電話、コードレス電話、ページャ等）、コンピュータ関連周辺機器（たとえば、プリンタ、スキャナ、モニタ等）、娯楽用装置（たとえば、テレビ、ラジオ、ステレオ、テープ及びコンパクトディスクプレーヤ、ビデオカセットレコーダ、及びＭＰ３（Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ， Ａｕｄｉｏ Ｌａｙｅｒ３）プレーヤ）等のような、上位レベルの電子パッケージにＩＣが組み込まれたときに、ＩＣが早期に故障していないことを確かめるため、ＩＣに関する加速寿命試験を実行することが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バーンインの目的は、信頼性の欠陥について、ＩＣの初期故障に関するスクリーニングを提供することである。ＩＣ上のできるだけ多くのトランジスタを刺激しつつ、高電圧及び／又は高温のレベルでＩＣを動作させることで、初期故障している場合があるＩＣは、早期に識別され、顧客への出荷に際して除かれる。バーンイン時間（ＢＩＴＭ）を最小に維持して、生産コストを低減することが望まれる。
【０００５】
数百万までナンバリングされる、ますます増加する数のトランジスタが高性能のＩＣに集積されるにつれ、トランジスタのチャネル長Ｌ_ｅは、性能を向上するために、ますます短くされる。一般に、チャネル長Ｌ_Ｅが短くなるにつれ、漏れ電流Ｉ_ＳＢは高くなる。漏れ電流Ｉ_ＳＢが増加するにつれ、これに応じて、要求される電力量が増加し、付随する放熱量も増加する。したがって、大量のＩＣを試験することは、電力リソースがますます不足して、高価になったとしても、該電力リソースのかなりの消費量が必要となる。
【０００６】
バーンイン試験のコスト、時間及び複雑さを最小にしつつ、同時に、かかるバーンイン試験を受けるＩＣを完全に試験することが望まれる。
【０００７】
先に述べた理由、及び本明細書を読んで理解することで当業者であれば明らかとなる以下に述べる理由のために、改善されたＩＣ用バーンイン方法及び装置のための技術分野において、重要な必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態に関する以下の詳細な説明では、本発明の一部をなす添付図面への参照がなされ、この添付図面は、本発明が実施される場合がある例示的な特定の好適な実施の形態を通して示されている。これらの実施の形態は、当業者が本発明を実施することができるように十分に記載され、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、他の実施の形態が利用され、論理的、手順的、機械構造的、及び電気的な変更が行われることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲によってのみ定義される。
【０００９】
本発明は、ＩＣのような電子コンポーネントのバーンイン試験を行うための改善された方法及び装置を提供するものである。それぞれのＩＣに位置されるオンボードの温度検知回路により供給される温度指示を、除々にデクリメントされる温度値と比較することで、全てのＩＣは、接合部温度のような所望の温度パラメータに従って特徴付け、すなわち箱入れ（ｂｉｎ）することができる。箱入れの分割（ｂｉｎ ｓｐｌｉｔ）は、バーンイン条件を調節して改善され、熱放散から生じる収量の損失を制限することができる。さらに、バーイン時間をリアルタイムで調節して、バーンインのスループットを最大にすることができるように、それぞれのＩＣについてバーンイン時間のリアルタイムでの予測値が取得される。本明細書では、バーンインシステムへのインタフェース回路を有するＩＣ、ＩＣ用バーンインシステム、及びプロセッサに命令して、温度検知回路をそれぞれ有する複数のＩＣを箱入れする方法を実行させるためのコンピュータ命令を備えるコンピュータ読取り可能な媒体だけでなく、試験及び箱入れする方法を含めて、様々な実施の形態が例示及び説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る、電子コンポーネントのバーイン試験及び箱入れを行うためのバーンインシステム１のブロック図を例示している。バーンインシステム１は、本発明が使用することができるバーンインシステムの単なる一例である。この例では、バーンインシステム１は、データ処理システムにより実現される。
【００１１】
バーンインシステム１は、バーンインボード４、すなわち（図３において詳細に示される）フィクスチャのような機器を含んでいる。本実施の形態では、フィクスチャ４は、複数のプリント回路ボード（ＰＣＢ）を含んでおり、該複数のＰＣＢのそれぞれは、バーンイン試験を受ける複数のＩＣを含む。しかし、他の実施の形態では、フィクスチャ４は、他のタイプの電子コンポーネントを含むこともでき、その例は、本明細書で他に記載される。
【００１２】
バーンインシステム１は、少なくとも１つのプロセッサ６を備えている。本実施の形態で使用されるように、「プロセッサ」は、限定されるものではないが、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、複合命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）用マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）用マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、人工知能回路、ニューラルネットワーク、又は処理機能を実行するか又はかかる計算回路の結合を実行する任意の他のタイプの回路のような、任意のタイプの計算回路を意味する。
【００１３】
バーンインシステム１は、バーンインシステム１の各種構成要素の間で通信リンクを提供するシステムバス２を含んでいる。システムバス２は、シングルバス、バスの組み合わせ、或いは任意の他の適切なやり方で実現することができる。
【００１４】
また、バーンインシステム１は、外部メモリ１０を含むことができ、該外部メモリ１０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の形態でのメインメモリ１２、１つ以上のハードドライブ１４、及び／又はフロプティカルディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）のような取り外し可能な媒体１１６を扱う１つ以上のドライブ、及びテープドライブ等のような、１つ以上のメモリすなわち記憶素子を含むことができる。
【００１５】
また、バーンインシステム１は、表示装置８、キーボード及び／又はコントローラ２０を含むことができ、これらは、マウス、トラックボール、音声認識装置、或いはシステムユーザがバーンインシステム１に情報を入力し、該システム１からの情報を受けることを可能にする任意の他の装置を含むことができる。
【００１６】
動作において、バーンインシステム１のプロセッサ６は、コンピュータ命令の管理下で、バーンイン機能及び箱入れ機能を制御する。このコンピュータ命令は、外部メモリ１０内、及び／又はプロセッサ６の高速キャッシュ（図示せず）のような記憶素子内の一部又は全部の記憶素子を含んだ、バーンインシステム１内の一つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されている。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態に係る、バーンイン試験及び箱入れを実現するための装置を備えるＩＣ１００を例示している。ＩＣ１００は、本発明を使用して試験又は箱入れすることができるＩＣのほんの一例である。
【００１８】
図２に例示される実施の形態では、ＩＣ１００は、プロセッサ１０２を備えており、該プロセッサは、限定されるものではないが、先に列挙されたような任意のタイプの計算回路とすることができる。プロセッサ１０２は、双方向性の内部バス１２０に接続される。しかし、本発明は、プロセッサＩＣのバーンイン及び箱入れに限定されるものとして解釈されるべきではなく、本発明は、メモリチップ、チップセットコンポーネント、周辺機器の相互接続（ＰＣＩ）装置、バスコントローラ、高電圧データ交換装置、増幅器、サイリスタ等のような任意の他のタイプのＩＣにも応用することができる。オンボードの温度検知回路を有する任意のタイプのＩＣは、本発明を使用して試験及び箱入れすることができる。
【００１９】
本実施の形態では、ＩＣ１００は、メモリ回路、すなわち内部バス１２０に接続されたメモリ１０４を備えている。メモリ１０４は、温度値を記憶するための十分な記憶量を有することのみが条件とされる任意のタイプ又はサイズのメモリとすることができる。代替的な実施の形態では、メモリ１０４は、ＩＣ１００から除くことができ、温度値は、メモリ回路、すなわちバーンインシステム１（図１）のメモリセグメントに記憶される。
【００２０】
また、本実施の形態では、ＩＣ１００は、内部バス１２０に接続されるロジック回路１０６を備えている。ロジック回路１０６は、温度検知回路１０８により生成される温度指示と、メモリ１０４又はバーンインシステム１（たとえば、図１の外部メモリ１０）のいずれかであるメモリに記憶される温度値との間での比較機能、すなわち一致判定機能を実行することができることのみが条件とされる任意のタイプの回路とすることができる。代替的な実施の形態では、ロジック回路１０６は、ＩＣ１００から除くことができ、一致判定機能は、バーンインシステム１のプロセッサ６（図１）により実行される。
【００２１】
さらに、ＩＣ１００は、内部バス１２０に接続される温度検知回路１０８を備えている。温度検知回路１０８は、温度パラメータ、すなわち温度指示を発生可能な任意の回路により実現することができる。本実施の形態では、温度検知回路１０８は、ＩＣ１００の基板温度、すなわち接合部温度に比例する指示、又は該接合部温度を提供する。温度検知回路１０８は、たとえば、順バイアスダイオードのような温度検出用ダイオードにより、実現することができる。
【００２２】
また、ＩＣ１００は、内部バス１２０とテストフィクスチャのバス１１２との間に適切なインタフェース回路１１０を備えており、該インタフェース回路は、ＩＣ１００とバーンインシステム１（図１）との間で、データ、命令、及び／又は制御信号を送出する。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態に係る、バーンイン試験のフィクスチャ１５０にマウントされた幾つかの電子コンポーネント１００の簡略された概観を示している。テストボード、すなわちテストフィクスチャ１５０は、１つ以上の電子コンポーネント１００が接続される複数のソケット又はコネクタ（図示せず）を備えている。本実施の形態では、電子コンポーネント１００はＩＣであるが、他の実施の形態では、電子コンポーネントは、実際上、動作において熱を発生する任意のタイプの電気装置又は電子装置とすることができる。例としては、セルラ電話、ページャ、全てのタイプのコンピュータ、電動工具、電気機器、娯楽装置、航空機及び自動車用のコンポーネント等を含む。
【００２４】
テストフィクスチャ１５０は、バス１１２（図２）を備えており、該バス１１２を介して、電子コンポーネント１００は、バーンインシステム１（図１）に電気的に接続される。
【００２５】
図４は、本発明の実施の形態に係る、バーンインオーブン２００におけるテストフィクスチャ１５０の簡略された概観を示している。バーンインテストのフィクスチャ１５０は、ヒータ及び／又は冷却装置のような、温度変更メカニズムを含んでいる環境的に制御されるチャンバ内に位置される。本実施の形態では、チャンバは加熱されるが、別の実施の形態では、チャンバが冷却されてもよい。バーンインシステム１は、人間のオペレータ又はコンピュータ命令の制御下で動作するものであり、たとえば、バーンインオーブン２００における温度を上げることで、テストフィクスチャ１５０の電子コンポーネント１００に温度によるストレスを印加する。
【００２６】
バーンイン試験を受ける電子コンポーネント１００がＩＣである実施の形態では、熱によるストレスが印加されるのに加えて、ＩＣは高い動作電圧を一般に受ける。バーンイン電圧は、ＩＣのタイプ、及びＩＣを製造するために使用されるプロセスに従って変化する。たとえば、２．１ボルトのバーンイン電圧は、現在のプロセッサ用ＩＣ製品のために使用される。動作電圧を上げることに加えて、全ての回路ノードがバーンイン時間の間にＩＣ内にない場合に、大部分の回路ノードを切り替えることが望まれる。
【００２７】
したがって、バーインテストのフィクスチャ１５０がバーインオーブン２００の内側にある間、バーインテストのフィクスチャは、上昇される動作電圧でテストフィクスチャ１５０上のＩＣを動作させるために、及びできるだけ多くのＩＣ上の回路ノードを切り替えるために、コネクタ及びワイヤのネットワーク（図示せず）を介して、バーンインシステム１（図１）に機能的に接続される。また、バーンインオーブン２００は、電源回路及びクロック回路（図示せず）を含み、バーンイン試験を受けているＩＣに電力及びクロック信号を供給することができる。
【００２８】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施の形態に係る、複数の回路、すなわち複数の電子装置を備えるＩＣを試験する改善された方法５００を説明するフローチャートである。電子装置のうちの第一の装置は、温度指示を供給し、この装置は、温度検知装置１０８（図２）のような任意の適切な温度検知装置とすることができる。任意の、電子装置のうちの第二の装置は、温度値を記憶し、この装置は、メモリ回路１０４（図２）のような任意の適切なメモリ記憶装置により実現することができる。任意の、第二のメモリ記憶装置がＩＣ上にない場合、メモリの記憶機能は、バーンインシステム１（図１）内の適切なメモリストレージにより実行することができる。
【００２９】
ステップ５０２では、第二の電子装置、又はＩＣに接続されるバーンインシステムのいずれかに、ＩＣの温度値が記憶される。最も高く期待されるＩＣの接合部温度を超える温度値が選択される。たとえば、バーンインの実施では、約１１０℃の温度値がはじめに記憶される。
【００３０】
ステップ５０４では、ＩＣの周囲の温度を上げること又は下げることで、温度によるストレスがＩＣに印加される。ＩＣをバーンインするために、温度は、たとえば６０℃まで上昇される。
【００３１】
ステップ５０６では、第一の電子装置（たとえば、温度検知ダイオード）は、温度指示を提供する。
【００３２】
ステップ５０８では、温度指示が記憶されている温度値と一致するかについて、判定が行われる。ここで、「一致」とは、同じ値を有すること又は実質的に同じ値を有することを意味する。一致した場合、本方法はステップ５１０に進み、一致していない場合、本方法はステップ５１２に進む。
【００３３】
ステップ５１０では、一致した温度値が記録され、このＩＣについて処理が終了する。
【００３４】
ステップ５１２では、温度値は、（たとえば、バーンインテストについて）１℃又は２℃低くすることで、又は（たとえば、冷却試験について）１℃又は２℃高くすることで、新たな温度値にインクリメントされる。
【００３５】
ステップ５１４では、温度指示が新たに記憶された温度値と一致するかについて、判定が行われる。一致した場合、本方法はステップ５１６に進み、一致していない場合、本方法はステップ５１２に進む。
【００３６】
ステップ５１６では、一致した新たな温度値が記録される。
【００３７】
ステップ５１８では、このＩＣについて処理が終了する。
【００３８】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る、ＩＣのような複数の電子コンポーネントを試験する改善された方法６００を説明するフローチャートである。また、電子コンポーネントは、ＩＣ以外に任意のタイプのコンポーネントとすることができ、その例は、本実施の形態の先に記載されたコンポーネントである。それぞれの電子コンポーネントは、温度検知回路を備えている。また、それぞれの電子コンポーネントは、任意の、記憶回路を備えることができる。電子コンポーネントが、任意の記憶回路を有していない場合、メモリ記憶機能は、バーンインシステム１（図１）における適切なメモリストレージにより実行することができる。また、それぞれの電子コンポーネントは、固有の識別子（ＩＤ）により識別され、該識別子は、任意のタイプの識別子とすることができるが、一般的には番号である。
【００３９】
ステップ６０２では、それぞれのコンポーネントについて、該コンポーネントの任意の記憶回路又は該コンポーネントに接続されるバーンインシステムのいずれかに、温度値が記憶される。
【００４０】
ステップ６０４では、コンポーネントは、たとえば、その周囲の温度を上げることで、温度によるストレスが印加される。
【００４１】
ステップ６０６では、温度検知回路は、そのそれぞれのコンポーネントについて温度指示をそれぞれ供給する。
【００４２】
ステップ６０８では、複数の電子コンポーネントのそれぞれの温度指示が温度値と一致するかについて、判定が行われる。それらのコンポーネントについて一致した場合、処理はステップ６１０に進み、一致していない場合、一致していないコンポーネントについて処理はステップ６１２に進む。
【００４３】
ステップ６１０では、ステップ６０８でその温度指示が温度値と一致したそれぞれの電子コンポーネントについて、温度値及び固有のＩＤが記録される。ステップ６１０から、処理はステップ６１８に進む。
【００４４】
ステップ６１２では、温度値は新たな温度値（たとえば、バーンイン動作について、より低い温度値）に変更される。
【００４５】
ステップ６１４では、この時点でなお評価される複数の電子コンポーネントのそれぞれの温度指示が新たな温度値と一致するかについて判定される。一致した場合、一致したそれらコンポーネントについて、処理はステップ６１６に進む。一致していない場合、一致しなかったそれらコンポーネントについて、処理はステップ６１２に戻る。
【００４６】
ステップ６１６では、ステップ６１４でその温度指示が新たな温度値に一致した電子コンポーネントのそれぞれについて、温度値及び固有のＩＤが記録される。ステップ６１６から、処理はステップ６１８に進む。
【００４７】
ステップ６１８では、全ての電子コンポーネントが、それらについて温度値を記録したかについて判定される。記録した場合、処理はステップ６２０に進み、記録していない場合、処理はステップ６１２に戻る。
【００４８】
本発明では、バーンインの間にテストされているコンポーネントへの刺激パターンは、試験の間で全てのコンポーネントについて同じとすることができる。バーンイン試験を受けるコンポーネントに対して、固有のテストの刺激パターンを供給する必要はない。
【００４９】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の実施の形態に係る、プロセッサに命令して、複数のＩＣを箱入れする方法を実行させる方法７００を説明するフローチャートである。ここで、それぞれのＩＣは、温度検知回路及び固有の識別子（ＩＤ）を有している。プロセッサは、ＩＣに温度によるストレスを印加するための温度変更メカニズムを含むシステムにおける１つのエレメントである。バーンインシステムでは、この温度変更メカニズムは、周囲の温度を上昇させ、冷却システムでは、この温度変更メカニズムは、周囲の温度を低下させる。また、システムは、たとえば、「比較」プログラム命令又はハードウェアとしての比較回路を使用して、任意の適切なやり方で実現することができる比較メカニズムを含んでいる。
【００５０】
ステップ７０２では、温度値は、試験を受けるＩＣの温度値が記憶される。ＩＣのバーンイン動作について、最も高く期待される任意のＩＣの接合部温度を超える温度値が選択された。たとえば、あるバーンイン試験の実施では、約１１０℃の温度値がはじめに記憶される。
【００５１】
ステップ７０４では、温度指示は、それぞれのＩＣの温度検知回路から取得される。それぞれの温度指示は、その温度指示を発生しているＩＣと適切にリンクされる。これは、たとえば、ＩＣのＩＤを使用し、この時点で試験下にあるＩＣのそれぞれについて、ＩＤと温度指示との対を記憶することで行うことができる。
【００５２】
ステップ７０６では、それぞれのＩＣについて、記憶された温度値は、それ自身の温度指示と比較される。
【００５３】
ステップ７０８では、それぞれのＩＣについて、その温度指示が記憶されている温度値と実質的に一致するかについて判定される。一致した場合、処理はステップ７１０に進み、一致していない場合、処理はステップ７１２に進む。
【００５４】
ステップ７１０では、ステップ７０８で一致したＩＣのそれぞれについて、温度値及び固有のＩＤが記録される。また、この時点で、ステップ７０８で一致したＩＣについて記録された温度値を使用して、必要であれば、バーンイン時間の予測値を計算することもできる。この予測値は、ステップ７１２及びステップ７１４で、更なるＩＣが箱入れされたとき、及びステップ７１２及びステップ７１４の連続的な繰り返しにおいて、更にリファインすることができる。ステップ７１０から、処理はステップ７１８に進む。
【００５５】
ステップ７１２では、温度値は、新たな温度値（たとえば、バーンイン動作について、より低い温度値）に変更される。
【００５６】
ステップ７１４では、それぞれのＩＣについて、その温度指示が新たに記憶された温度値と一致するかについて判定される。一致した場合、処理はステップ７１６に進み、一致していない場合、処理はステップ７１２に戻る。
【００５７】
ステップ７１６では、ステップ７１４で一致したＩＣのそれぞれについて、温度値及び固有のＩＤが記録される。
【００５８】
ステップ７１８では、全てのＩＣがそれらの温度値及びＩＤを記録したかがチェックされる。記録した場合、処理はステップ７２０に進み、記録していない場合、処理はステップ７１２に戻る。
【００５９】
ステップ７２０では、処理が終了する。
【００６０】
図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂに例示される方法に関して上述した動作は、本実施の形態で記載された順序とは異なる順序で実行することもできる。
【００６１】
［それぞれのコンポーネントの接合部温度Ｔ_ｊの決定］
本発明は、バーンイン試験を受けるＩＣのそれぞれについて、接合部温度Ｔ_ｊを決定することができる。それぞれのＩＣのオンボードの温度検知回路により発生される温度指示を使用して、バーンインシステムは、試験を受けるＩＣのグループについて、最も高く期待される接合部温度Ｔ_ｊを超える温度値をはじめに記憶する。それぞれのＩＣの温度検知回路により出力された温度指示を連続的に比較し、１℃又は２℃の連続的なステップで温度値をデクリメントすることで、遂には、接合部温度Ｔ_ｊに対応した一致が行われ、ＩＣのグループにおけるＩＣのそれぞれについて記録される。
【００６２】
ＩＣの接合部温度Ｔ_ｊは、以下の式（１）により表すことができる。
式（１） Ｔ_ｊ＝Ｔ_ａ＋（（ｊ_ａ×Ｐ_ｄ）
ここで、Ｔ_ｊは接合部温度（℃）である。Ｔ_ａは周囲温度（℃）である。（ｊ_ａは接合部と周囲の間の温度抵抗（℃／Ｗ）であり、これは、ある現在のプロセッサ製品について０．４〜２．０℃／Ｗのレンジとすることができる。及びＰ_ｄはＴ_ｊでの電力消失（Ｗ）であり、これは、ある現在のプロセッサ製品について１０〜６０Ｗのレンジとすることができる。
【００６３】
バーンイン試験を受ける全てのＩＣについて接合部温度の分布を取得することで、本発明は、バーンイン試験の安定性に関する直接的な評価を提供する。また、本発明により、ＩＣ製造業者は、より短いチャネル長を有する部分、及び／又はより高い電力又は周波数でのバーンイン試験で動作する部分を許容することで、バーンイン試験から任意の温度マージンを実質的に取り除くことができる。また、以下に説明されるように、全体の箱入れの分割数を増加することができる。
【００６４】
［箱入れの分割（ｂｉｎ ｓｐｌｉｔ）の増加］
本発明は、温度ストレス試験を受ける電子コンポーネントについて、比較的高い箱入れの分割を提供する。「箱入れの分割」とは、ＩＣのような電子コンポーネントのグループを評価して、幾つかの特徴に従う多数の異なるグループにソート又は割り当てる処理である。特徴とは、たとえば、性能に関連する特徴、又はスタンバイ電流Ｉ_ＳＢのような動作に関連する特徴とすることができる。高性能プロセッサであれば、一般に、同じクロック速度で実行する同じ設計の下位性能のプロセッサと比較して、より高いＩ_ＳＢ（及び対応して、より高い接合部温度Ｔ_ｊ）値で動作する。
【００６５】
一般に、接合部温度Ｔ_ｊがより高くなると、バーンイン時間ＢＩＴＭはより短くなる。しかし、バーンイン条件が余りに高く設定されると、熱放散の危険が増加する。それぞれのコンポーネントについてＴ_ｊを取得することで、バーンイン条件を設定して、箱入れの分割数を最大にし、熱放散から生じる収量損失を制限することができる。
【００６６】
本発明では、バーンイン試験を受ける１バッチのうちで最も低い性能のプロセッサと最も高い性能のプロセッサの間での接合部温度の分布は、１１０℃から６０℃までの１℃毎のように、細かなインクリメントで決定することができる。それぞれのコンポーネントについてＴ_ｊ値を取得することで、温度マージンを良好に理解することができ、トランジスタのチャネル長Ｌ_Ｅを改善して（たとえば、短くして）、より高い周波数の箱入れの分割数を得ることができる。
【００６７】
本発明が比較的高い箱入れの分割をどのように提供するかについて、以下に説明する。
【００６８】
それぞれのＩＣは、ＩＣのＴ_ｊを供給するオンチップの温度検知回路を有している。周囲の温度Ｔ_ａは、たとえば６０℃で、バーンインオーブンで一定に維持される。バーンイン電圧Ｖ_ＢＩは、通常の動作電圧１．７ボルトを有する現在のプロセッサ製品について、たとえばＶ_ＢＩ＝２．１ボルトで、バーンインの間に一定に維持される。
【００６９】
最初の温度値（たとえば、１１０℃）は、全てのＩＣについてプログラムされ、全てのＩＣは、いずれかのＩＣが１１０℃である接合部温度の指示Ｔ_Ｊを有するかを知るためにチェックされる。そのＴ_Ｊが１１０℃であるＩＣが識別される。これらのＩＣのそれぞれについて、ＩＤ及び１１０℃の値が記憶される。
【００７０】
次に、温度値が１０９℃にデクリメントされ、全てのＩＣが再びチェックされる。そのＴ_Ｊが１０９℃であるＩＣが識別される。
【００７１】
この処理は、比較的低い電圧、たとえば６０℃まで続けられ、及び／又はあるＴ_Ｊ値が、（バーンイン試験の間に故障したかもしれないＩＣを除く）全てのＩＣについて記録されるまで続く。このＴ_ｊを連続してモニターすることで、バーンイン条件は、熱の放散による収量損失を最小にし、箱入れの分割数を改善するために調節することができる。
【００７２】
ＩＣは、そのＴ_Ｊ値に従って箱入れされる。最も高いＴ_Ｊ値のＩＣは、最も高い性能を一般に可能にする。
【００７３】
［バーンイン時間の決定］
高電圧及び高温で試験することによる初期故障をスクリーニングするためのバーンイン試験は、バーンイン時間（ＢＩＴＭ）と呼ばれる特定の時間の間行われる。ＢＩＴＭは、全てではないが、テストの間に故障の傾向のある電子コンポーネントの大部分が識別される、満足のいく統計的かつ経験的な保証を提供するために、十分に長い時間行われなければならない。しかし、ＢＩＴＭに対する実際の上限が存在する。この上限は、バーンインの間に印加されるストレスは、コンポーネントが消費者の製品に一旦インストールされると信頼性に悪影響を与える場合があるという点で、（労働費及びエネルギー費を含めた）多額の生産コスト、及び生産のスループットの要件、及び製品の信頼性における可能性のある低下により部分的に駆動される。
【００７４】
本発明は、以下に説明されるように、テストフィクスチャにおいてバーンイン試験を受けるコンポーネントのそれぞれについてＢＩＴＭを正確に決定することで、バーンイン試験プロセスにおける大幅な節約を達成することができる。
【００７５】
ＢＩＴＭは、式（２）から計算することができる。
式（２） ＢＩＴＭ＝Ａ_Ｖ＊Ａ_Ｔ
ここで、Ａ_Ｖは電圧加速要素である。ある現在のプロセッサ製品について、Ａ_Ｖは約３０である。Ａ_Ｔは、温度加速要素であり、同じ設計のＩＣ内で変化する可能性がある。Ａ_Ｔは、式（３）で表される公知のＡｒｒｈｅｎｉｕｓの関係から導出可能である。
式（３） Ａ_Ｔ＝ｅｘｐ［（Ｅ_ａ／ｋ）（１／Ｔ_１−１／Ｔ_２）］
ここで、Ｅ_ａは活性化エネルギー（ｅＶ）であり、典型的にはレンジ０．３〜２．０ｅＶである。ｋはボルツマン定数（８．６１７×１０^−５ｅＶ／Ｋ）である。Ｔ_１はＩＣの意図された使用温度（℃）である。Ｔ_２はバーンイン温度（℃）である。Ａ_ＴはＩＣから消失される電力Ｐ_ｄの関数であり、同じ設計のＩＣ内で変化する。Ｐ_ｄはＩＣに対するスタンドバイ電流Ｉ_ＳＢの関数であり、同じ設計のＩＣ内で変化する。Ｉ_ＳＢはトランジスタのチャネル長Ｌ_Ｅ及び他の処理パラメータの関数であり、同じ設計のＩＣ内で変化する。
【００７６】
先に実行された箱入れ動作を使用して、Ａ_Ｔは、それぞれのＩＣについて取得することができ、したがって、ＢＩＴＭは、先の式（２）を使用して、バーンインを受ける個々のＩＣのそれぞれについて、リアルタイムで容易に計算することができる。
【００７７】
結果として、ＢＩＴＭは、動的に変動することができる。たとえば、ＢＩＴＭは、バーンインを受ける任意のＩＣについて最長に計算されたＢＩＴＭと対応するために、短縮することができ、又は伸張することができる。
【００７８】
代替的に、ＢＩＴＭは、比較的一定に維持することができるが、所定のテストフィクスチャは、それらのＩＣの全てがバーンインを完了した場合にバーンインオーブンから早期に引き出すことができ、他のテストフィクスチャは、それらのＩＣの幾つかが通常のバーンイン時間よりも長い時間を要求する場合に、バーンインオーブンに長く残すことができる。
【００７９】
したがって、本発明のバーンイン試験処理は、労働力、エネルギー及び生産時間において大幅な節約を実現することができる。また、本発明のバーンイン処理は、静的的なＢＩＴＭのみを使用するバーンイン処理を通して、大幅な品質の向上を実現することができる。
【００８０】
［結論］
本発明は、ＩＣのような電子コンポーネントのバーンイン試験及び／又は箱入れを実行する改善された方法を提供するものである。それぞれのＩＣ上のオンボードの温度検知回路により供給された温度指示を、徐々にデクリメントされる設定値と比較することで、全てのＩＣは、所望の温度パラメータに従って特徴付け、すなわち箱入れすることができる。本発明のバーンイン試験のコンセプトを採用することで、試験の間、固有な試験用の刺激パターンをコンポーネントのそれぞれに供給する必要がない。この刺激パターンは、バーンイン試験を受ける全てのコンポーネントについて同じとすることができる。
【００８１】
バーンイン条件を調節して熱の放出損失を最小にすることができるため、比較的高い箱入れの分割を得ることができる。さらに、Ｔ_ｊに基づいた温度マージンを除いて、たとえば、周囲の温度Ｔ_ａを上げることで、ＢＩＴＭを改善することができる。さらに、それぞれのＩＣについてバーンイン時間のリアルタイムでの予測値が取得され、バーンイン時間を調節することで、バーンインのスループットを最適にし、生産コストを低減することができる。
【００８２】
上述した方法に加えて、バーンインシステムへのインタフェース回路を有するＩＣ、ＩＣ用のバーンインシステム、及びプロセッサに命令して、複数のＩＣを箱入れする方法を実行するためのコンピュータ読取り可能な媒体が説明された。
【００８３】
本明細書で示されるように、本発明は、多数の異なる実施の形態で実現することができる。他の実施の形態は、当業者であれば容易に明らかであろう。構成要素、アーキテクチャ、機能及び動作のシーケンスは、特定の製品及びテスト要件に適するように変形することができる。
【００８４】
たとえば、一致が判定されたときに温度値を記録する代わりに、その温度指示を記録することもできる。これは、一致した温度値と同一又は実質的に同一のいずれかであるためである。また、バーンイン試験を受けるコンポーネントは、湿度、振動、温度サイクル等の環境上の加速を受ける。
【００８５】
また、温度値（はじめは高い値）を記憶すること、それぞれのＩＣにより発生される温度指示を温度値と比較すること、一致を記録すること、及び、Ｔ_ｊ値が全てのＩＣについて記録されるまで温度値を連続的にデクリメントすることの代わりに、温度の設定値がそれぞれのＩＣにロードされるという、僅かに異なる実現を利用することができる。ＩＣが一定に上昇される温度で維持される間、バーンインシステムは、設定値を超えたかを判定するために、それぞれのＩＣをチェックすることもできる。設定値を超えた場合、その設定値によりコンポーネントを特徴付けし、設定値を超えていない場合、その設定値をデクリメントして再びチェックする。この処理は、全てのＩＣが特定の設定値に特徴付けされるまで続く。この方法の結果として、それぞれのＩＣについて、接合部温度が取得される。
【００８６】
図面に示された様々な要素は、単なる表示を目的としており、一定の比率に表示されていない。その所定の比率が誇張され、他の比率が縮小されている場合がある。図面は、本発明の様々な実現を例示するものであり、当業者により理解及び適切に実行することができるものである。
【００８７】
本実施の形態では、特定の実施の形態が例示されたが、当業者であれば、同じ目的を達成するために計算される任意の構成は、図示される特定の実施の形態と置き換えられる。この出願は、本発明の任意の応用又は変形をカバーすることを意図している。したがって、本発明は、特許請求の範囲及びその等価な概念によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態に係る、電子コンポーネントのバーンイン試験及び箱入れを実行するシステムのブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る、バーンイン試験及び箱入れを実現するための装置を備えるＩＣを例示する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る、バーンイン試験のフィクスチャにマウントされる幾つかの電子コンポーネントの簡略された概観を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る、バーンインオーブンにおけるテストフィクスチャの簡略された概観図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態に係る、複数の電子装置を備えるＩＣを試験する改善された方法を説明するフローチャートである。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態に係る、複数の電子装置を備えるＩＣを試験する改善された方法を説明するフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の実施の形態に係る、ＩＣのような複数の電子コンポーネントを試験する改善された方法を説明するフローチャートである。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態に係る、ＩＣのような複数の電子コンポーネントを試験する改善された方法を説明するフローチャートである。
【図７Ａ】本発明の実施の形態に係る、プロセッサに命令して複数のＩＣを箱入れする方法を実行させる方法を説明するフローチャートである。それぞれのＩＣは、温度検知回路及び固有の識別子を有している。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態に係る、プロセッサに命令して複数のＩＣを箱入れする方法を実行させる方法を説明するフローチャートである。それぞれのＩＣは、温度検知回路及び固有な識別子を有している。

Claims (32)

1. 集積回路をバーンインシステムにインタフェースし、該バーンインシステムからの少なくとも１つの温度値を受け、該バーンインシステムに少なくとも１つの温度指示を送出するためのインタフェース回路と、
   該インタフェース回路に接続され、該少なくとも１つの温度値を記憶する記憶回路と、
   該インタフェース回路に接続され、該少なくとも１つの温度指示を供給する温度検知回路と、
   を備える集積回路。
2. 該少なくとも１つの温度値は、設定値である、
   請求項１記載の集積回路。
3. 該少なくとも１つの温度指示は、該集積回路の接合部温度に比例する、
   請求項１記載の集積回路。
4. コンピュータプログラムの制御下で動作するプロセッサを備えるコンピュータシステムと、
   集積回路を該コンピュータシステムにインタフェースするインタフェース回路と、該インタフェース回路に接続され、該集積回路の接合部温度に比例する温度指示を供給する温度検知回路とを備える少なくとも１つの集積回路と、
   を備える集積回路用バーンインシステム。
5. 該コンピュータシステムは、該温度指示を該コンピュータプログラムにより決定される温度値と比較し、
   該温度指示が該温度値と実質的に一致するとき、該コンピュータシステムは、一致した温度値で該集積回路を箱入れし、
   該温度指示が該温度値よりも低いとき、該コンピュータシステムは、該温度値をデクリメントして、該温度指示を該デクリメントされた温度値と比較する、
   請求項４記載の集積回路用バーンインシステム。
6. 該集積回路は、該インタフェース回路に接続されるロジック回路をさらに備え、
   該ロジック回路は、該温度検知回路により発生された該温度指示に応答し、
   該ロジック回路は、該コンピュータプログラムにより決定されたとき、該コンピュータシステムにより発生された温度値にも応答し、
   該ロジック回路は、該温度指示を該温度値と比較し、
   該温度指示が該温度値と実質的に一致するとき、該ロジック回路は、第一の指示を該コンピュータシステムに発生し、該コンピュータシステムは、一致した温度値で該集積回路を箱入れし、
   該温度指示が該温度値よりも低いとき、該ロジック回路は、第二の指示を該コンピュータシステムに発生し、該コンピュータシステムは、該温度値をデクリメントし、該温度指示を該デクリメントされた温度値と比較する、
   請求項４記載の集積回路用バーンインシステム。
7. 温度検知回路を備える集積回路用バーンインシステムであって、
   該バーンインシステムは、
   該集積回路を電気的に接続するフィクスチャと、
   該集積回路の周囲の温度を変更するための温度変更メカニズムと、
   該フィクスチャに接続され、該集積回路を特徴付けるためにバーンインシステムを動作させるコンピュータプログラムを実行するデータ処理システムを備え、
   該コンピュータプログラムは、
   該集積回路について温度値を記憶し、
   該温度変更メカニズムを制御して、該集積回路に温度によるストレスを印加し、
   該温度検知回路からの温度指示が該温度値と実質的に一致するかを判定し、
   該温度検知回路からの温度指示が該温度値と一致するとき、一致した温度値を記録し、
   該温度検知回路からの温度指示が該温度値と一致しないとき、該温度値を新たな温度値に変更し、該温度指示が該新たな温度値と一致するかを判定する、
   動作を備える集積回路用バーンインシステム。
8. 該バーンインシステムを動作させる該コンピュータプログラムは、
   該温度指示が該新たな温度値と一致するかを判定し、
   該温度指示が該新たな温度値と一致するとき、一致した新たな温度値を記録し、
   該温度指示が該新たな温度値と一致しないとき、該温度指示が変更された温度値と一致するまで、該温度値を繰り返し変更して、該温度指示を該変更された温度値と比較し、
   一致した変更された温度値を記録する、
   動作をさらに備える請求項７記載のバーンインシステム。
9. 該温度値は、該集積回路における記憶回路に記憶される、
   請求項７記載のバーンインシステム。
10. 該温度値は、該データ処理システムにおける記憶素子に記憶される、
    請求項７記載のバーンインシステム。
11. 複数の電子装置を備える集積回路を検査する方法であって、該複数の電子装置のうちの１つの電子装置は、温度指示を供給し、
    該集積回路の温度値を記憶するステップと、
    該集積回路に温度によるストレスを印加するステップと、
    該１つの電子装置が温度指示を供給するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致するかを判定するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致するとき、一致した温度値を記録するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致しないとき、該温度値を新たな温度値に変更して、該温度指示が該新たな温度値に一致するかを判定するステップと、
    を備える方法。
12. 該温度指示が該新たな温度値と一致するとき、一致した新たな温度値を記録するステップと、
    該温度指示が該新たな温度値と一致しないとき、該温度指示が変更された温度値と一致するまで該温度値を繰り返し変更して、該温度指示を該変更された温度値と比較し、
    一致した変更された温度値を記録するステップと、
    をさらに備える請求項１１記載の方法。
13. 該集積回路における該複数の電子装置のうちの別の電子装置により、記憶するステップが実行される、
    請求項１１記載の方法。
14. 該集積回路に接続され、プログラム内蔵方式のデジタルコンピュータを備えるバーンインシステムにより、記憶するステップが実行される、
    請求項１１記載の方法。
15. 該複数の電子装置はロジック回路を含み、該ロジック回路により、判定するステップが実行される、
    請求項１１記載の方法。
16. 該集積回路に接続され、プログラム内蔵方式のデジタルコンピュータを備えるバーンインシステムにより、判定するステップが実行される、
    請求項１１記載の方法。
17. 複数の集積回路を検査する方法であって、それぞれの集積回路は、温度検知回路を備え、
    それぞれの集積回路の温度値を記憶するステップと、
    該集積回路に温度によるストレスを印加するステップと、
    それぞれの温度検知回路が、そのそれぞれの集積回路の温度指示を供給するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致するかを判定するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致するとき、対応する集積回路について一致した温度値を記録するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致しないとき、該温度値を新たな温度値に変更し、該温度指示が該新たな温度値と一致するかを判定するステップと、
    を備える方法。
18. 該温度指示が該新たな温度値と一致するとき、対応する集積回路について一致した新たな温度値を記録するステップと、
    該温度指示が該新たな温度値と一致しないとき、該温度指示が変更された温度値と一致するまで、該温度値を繰り返し変更して、該温度指示を該変更された温度値と比較するステップと、
    それぞれの集積回路について一致した変更された温度値を記録するステップと、
    をさらに備える請求項１７記載の方法。
19. それぞれの集積回路は記憶回路を備え、該記憶回路により、記憶するステップが実行される、
    請求項１７記載の方法。
20. 該集積回路に接続され、プログラム内蔵方式のデジタルコンピュータを備えるバーンインシステムにより、記憶するステップが実行される、
    請求項１７記載の方法。
21. それぞれの集積回路はロジック回路を備え、該ロジック回路により、判定するステップが実行される、
    請求項１７記載の方法。
22. 該集積回路に接続され、プログラム内蔵方式のデジタルコンピュータを備えるバーンインシステムにより、記憶するステップが実行される、
    請求項１７記載の方法。
23. 複数の電子コンポーネントを検査する方法であって、それぞれの電子コンポーネントは温度検知回路を備え、
    それぞれの電子コンポーネントの温度値を記憶するステップと、
    該電子コンポーネントに温度によるストレスを印加するステップと、
    それぞれの温度検知回路が、そのそれぞれの電子コンポーネントの温度指示を供給するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致するかを判定するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致するとき、対応する電子コンポーネントについて一致した温度値を記録するステップと、
    該温度指示が該温度値と一致しないとき、該温度値を新たな温度値に変更し、該温度指示が該新たな温度値と一致するかを判定するステップと、
    を備える方法。
24. 該温度指示が該新たな温度値と一致するとき、対応する電子コンポーネントについて一致した新たな温度値を記録するステップと、
    該温度指示が該新たな温度値と一致しなとき、該温度指示が変更された温度値と一致するまで該温度値を繰り返し変更して、該温度指示を該変更された温度値と比較するステップと、
    それぞれの電子コンポーネントについて一致した変更された温度値を記録するステップと、
    をさらに備える請求項２３記載の方法。
25. それぞれの電子コンポーネントは記憶回路を備え、該記憶回路により、記憶するステップが実行される、
    請求項２３記載の方法。
26. 該電子コンポーネントに接続され、プログラム内蔵方式のデジタルコンピュータを備えるバーンインシステムにより、記憶するステップが実行される、
    請求項２３記載の方法。
27. それぞれの電子コンポーネントはロジック回路を備え、該ロジック回路により、判定するステップが実行される、
    請求項２３記載の方法。
28. 該電子コンポーネントに接続され、プログラム内蔵方式のデジタルコンピュータを備えるバーンインシステムにより、記憶するステップが実行される、
    請求項２３記載の方法。
29. 該電子コンポーネントは集積回路である、
    請求項２３記載の方法。
30. プロセッサに命令して、温度検知回路をそれぞれ有する複数の集積回路を箱入れする方法を実行させるコンピュータ命令を含むコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、該プロセッサは、該集積回路に温度によるストレスを印加するための温度変更メカニズムと比較メカニズムとを備えたシステムにおけるエレメントを形成し、
    該命令は、
    それぞれの集積回路の温度値を記憶することと、
    それぞれの集積回路の温度検知回路から温度指示を取得することと、
    未だ箱入れされていないそれぞれの集積回路について、該記憶されている温度値を該温度指示と比較することと、
    該温度指示が該記憶された温度値と一致するとき、一致した温度値を記録することと、
    該温度指示が該記憶された温度値と一致しないとき、該温度値を新たな温度値に変更し、該温度指示を該新たな温度値と比較することと、
    を備えるコンピュータ読取り可能な記録媒体。
31. 該命令は、該温度指示が該新たな温度値と一致するとき、一致した新たな温度値を記録することと、
    該温度指示が該新たな温度値と一致しないとき、該温度指示が変更された温度値と一致するまで該温度値を繰り返し変更して、該温度指示を該変更された温度値と比較することと、
    をさらに備える請求項３０記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
32. 該命令は、それぞれの集積回路について記録された特定の温度値を使用して、それぞれの集積回路のバーンイン時間の予測値を決定すること、
    をさらに備える請求項３０記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。

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