JP4179190B2 - One-chip microcomputer and one-chip microcomputer overvoltage application test method - Google Patents
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本発明は、ワンチップマイクロコンピュータについて行う過電圧印加試験に関するものである。 The present invention relates to an overvoltage application test performed on a one-chip microcomputer.
過電圧印加試験の一種であるバーンインテストは、マイクロコンピュータのような半導体装置を製造した場合、出荷前に、通常の使用状態よりも高温となる環境下において、回路に通常よりも高い電源電圧を印加した状態で所定時間動作を行なわせ、その過程によって故障が発生した製品を除去することで(スクリーニング)、フィールドにおける初期故障率を減少させることを目的とするものである。 The burn-in test, which is a type of overvoltage application test, applies a power supply voltage higher than normal to the circuit in an environment where the temperature is higher than normal use before shipment when a semiconductor device such as a microcomputer is manufactured. The purpose of this is to reduce the initial failure rate in the field by performing the operation for a predetermined time in such a state and removing the product in which the failure has occurred in the process (screening).
例えば、特許文献1には、半導体装置としてのチップがウエハ上に形成された状態で各チップ毎にプロービング(針合わせ)を行い、高電圧を印加してバーンインテストを実施する技術が開示されている。斯様な方式では、チップ上の微小な電極にプロービングする必要があるため操作性が悪く、ウエハプローバやその他の治具等に精度が要求されることから設備費が非常に高い。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for performing probing (needle alignment) for each chip in a state where chips as a semiconductor device are formed on a wafer, and applying a high voltage to perform a burn-in test. Yes. In such a system, since it is necessary to probe the minute electrodes on the chip, the operability is poor, and the equipment probe is very expensive because accuracy is required for the wafer prober and other jigs.
また、プロービングは、所定の本数以上になるとプローブの圧力が確保できなくなるため、一度に処理できるチップの数は限定されてしまう。そして、バーンインテストにはある程度の時間が必要であるから、例えば、モノリシックICについて実施しているようなバーンインテストボードを使用する場合に比較すると手間がかかり、スループットが悪いという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過電圧印加試験をより簡単に実施することができるワンチップマイクロコンピュータ、及びワンチップマイクロコンピュータの過電圧印加試験方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a one-chip microcomputer capable of performing an overvoltage application test more easily and an overvoltage application test method for the one-chip microcomputer. is there.
請求項1記載のワンチップマイクロコンピュータによれば、同一のチップ上に昇圧回路を搭載するので、マイコン単体でも、外部より供給される電源電圧を昇圧し、その昇圧電圧を用いて過電圧印加試験を簡単に実施することができる。従って、従来のように治具を用いてチップ毎にプロービングを行う必要がなく、過電圧印加試験に要するコストと時間とを大幅に削減することが可能となる。 According to the one-chip microcomputer of the first aspect, since the booster circuit is mounted on the same chip, the microcomputer alone boosts the power supply voltage supplied from the outside, and the overvoltage application test is performed using the boosted voltage. Easy to implement. Therefore, it is not necessary to perform probing for each chip using a jig as in the prior art, and the cost and time required for the overvoltage application test can be greatly reduced.
そして、過電圧印加試験を行う場合は、昇圧回路によって生成された昇圧電圧を最も電圧が高い電源が供給されて動作する特定の回路部に供給するように電源切換え手段が切換えを行い、その他の回路部には、電圧が1段階高い電源を供給するように同手段が切換えを行う。従って、異なる電圧で動作する回路部を備えている場合でも、過電圧印加試験を効率的に行うことができる。 Then , when performing an overvoltage application test, the power supply switching means switches so that the boosted voltage generated by the booster circuit is supplied to a specific circuit unit that is supplied with the power supply having the highest voltage, and the other circuits. The same means performs switching so as to supply power to the unit with a voltage one step higher. Therefore, even when a circuit portion that operates at a different voltage is provided, an overvoltage application test can be efficiently performed.
請求項2記載のワンチップマイクロコンピュータによれば、昇圧回路を過電圧印加試験が実行される場合にだけ動作するように構成するので、昇圧回路を設けたことによる消費電力の増加を極力抑制することができる。
請求項3記載のワンチップマイクロコンピュータによれば、CPUが試験プログラムを実行して過電圧印加試験を実行するので、試験の実行とその結果の判定についてもマイコン単体で行うことができる。
According to the one-chip microcomputer of the second aspect, since the booster circuit is configured to operate only when the overvoltage application test is executed, an increase in power consumption due to the provision of the booster circuit is suppressed as much as possible. Can do.
According to the one-chip microcomputer of the third aspect , since the CPU executes the test program and executes the overvoltage application test, the execution of the test and the determination of the result can be performed by the microcomputer alone.
請求項4記載のワンチップマイクロコンピュータによれば、CPUは、試験プログラムを実行すると、所定時間が経過する毎にデータバスにテスト信号を出力し、そのテスト信号が与えられた回路部が出力する応答信号の適否を判定するので、過電圧印加試験を実行している間において、回路機能の良否を随時確認することができる。
According to the one-chip microcomputer of
(第1実施例)
以下、本発明の第1実施例について図1及び図2を参照して説明する。図1は、ワンチップマイクロコンピュータ(マイコン)1の構成を、本発明の要旨に係る部分のみ示すものである。マイコン1は、3.3Vの電源電圧で動作する3.3V系回路部2と、5Vの電源電圧で動作する5V系回路部3とを備えている。3.3V系回路部2は、例えばマイコン1の内部処理を行う部分に対応し、5V系回路部3は、例えばマイコン1の外部に接続される図示しない周辺回路との間で信号を入出力するための、外部信号インターフェイス部分に対応している。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of a one-chip microcomputer (microcomputer) 1 only in a portion related to the gist of the present invention. The microcomputer 1 includes a 3.3V system circuit unit 2 that operates with a power supply voltage of 3.3V and a 5V system circuit unit 3 that operates with a power supply voltage of 5V. The 3.3V circuit unit 2 corresponds to, for example, a part that performs internal processing of the microcomputer 1, and the 5V system unit 3 inputs and outputs signals to and from peripheral circuits (not shown) connected to the outside of the microcomputer 1, for example. It corresponds to the external signal interface part.
また、マイコン1は、昇圧回路4をチップ上に搭載している。昇圧回路4は、マイコン1の外部に接続される電源ICにより供給される5Vの電源電圧を6〜7Vに昇圧するように構成されている。そして、5Vの電源は、スイッチ(電源切換え手段)5を介して5V系回路部3に供給されるようになっており、昇圧回路4によって昇圧された電圧は、スイッチ(電源切換え手段)6を介して5V系回路部3に供給されるようになっている。また、3.3Vの電源は、スイッチ(電源切換え手段)7を介して3.3V系回路部2に供給されるようになっており、5Vの電源もスイッチ(電源切換え手段)8を介して5V系回路部3に供給されるようになっている。
Further, the microcomputer 1 has a
これらのスイッチ5〜8の切換えは、マイコン1の外部端子TESTをテストモードに対応するレベルに設定することで行われる。即ち、通常モードではスイッチ5,8側がオンとなり、テストモードではスイッチ6,7側がオンとなる。また、昇圧回路4は、前記外部端子をテストモードレベルに設定した場合に昇圧動作を行うようになっている。即ち、テストモードでは、3.3V系回路部2には5V電源が供給され、5V系回路部3には昇圧回路4の昇圧電圧が供給される。
These
次に、本実施例の作用について説明する。マイコン1を通常動作させる場合は、外部端子TESTのレベルが例えばロウになるように設定しておく。すると、スイッチ5,8が閉じて、5V系回路部3には5V電源が供給され、3.3V系回路部2には3.3V電源が供給される。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the microcomputer 1 is normally operated, the level of the external terminal TEST is set to be low, for example. Then, the
そして、バーインテストを実施する場合(テストモード)には、外部端子TESTのレベルがハイになるように設定する。すると、スイッチ6,7が閉じて図1に示す接続形態となり、3.3V系回路部2には5V電源が供給され、5V系回路部3には昇圧回路4の昇圧電圧が供給される。
When performing the burn-in test (test mode), the external terminal TEST is set to be high. Then, the
上述したように電源系を設定することで、マイコン1の3.3V系回路部2及び5V系回路部3は、通常の動作状態より高い電源電圧が供給される状態となる。そして、マイコン1を高温槽中で高温環境下(例えば、125℃)に晒し、入力端子INにテスト用の信号出力装置(図示せず)を接続し、所定時間が経過する毎にマイコン1に信号を入力することでダイナミックバーンインテストを行う。テスト時間は、例えば20時間とする。 By setting the power supply system as described above, the 3.3 V system circuit section 2 and the 5 V system circuit section 3 of the microcomputer 1 are in a state in which a power supply voltage higher than the normal operation state is supplied. Then, the microcomputer 1 is exposed to a high temperature environment (for example, 125 ° C.) in a high temperature bath, and a test signal output device (not shown) is connected to the input terminal IN. A dynamic burn-in test is performed by inputting a signal. The test time is 20 hours, for example.
以上のように本実施例によれば、マイコン1のチップ上に昇圧回路4を搭載したので、マイコン1単体でも、外部より供給される5V電源電圧を昇圧してバーンインテストを実施することができる。従って、従来のように治具を用いてチップ毎にプロービングを行う必要がなく、バーンインテストに要するコストと時間とを大幅に削減することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, since the
そして、テストモードにおいては、3.3V系回路部2には5V電源を供給するように切換え、5V系回路部3には昇圧回路4の昇圧電圧を供給するように切換えるので、異なる電圧で動作する3.3V系回路部2,5V系回路部3を備えている場合でも、各回路部3,5に対応して夫々昇圧回路を設ける必要がなく、バーンインテストを低コストで効率的に実施することができる。更に、昇圧回路4を、バーンインテストが実施される場合にだけ動作するように構成したので、昇圧回路4を設けたことによる消費電力の増加を極力抑制することができる。
In the test mode, the 3.3V circuit unit 2 is switched to supply 5V power, and the 5V circuit unit 3 is switched to supply the boosted voltage of the
(第2実施例)
図2及び図3は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例では、マイコンにモニタバーンインテストを実施するための自己判定プログラムが搭載されており、マイコンのオンチップCPUがその自己判定プログラムを実行するように構成されている。
(Second embodiment)
2 and 3 show a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts will be described below. In the second embodiment, the microcomputer is equipped with a self-determination program for performing a monitor burn-in test, and the on-chip CPU of the microcomputer is configured to execute the self-determination program.
図2は、ワンチップマイクロコンピュータ21の構成を示すものである。尚、電源系の構成については第1実施例のマイコン1と全く同様であるから図示を省略する。マイコン21は、3.3V系回路部22の一部として、CPU23及びメモリ(記憶部)24を備えている。そのメモリ24には、自己判定プログラム(試験プログラム)25が記憶されている。
FIG. 2 shows the configuration of the one-
外部との入出力インターフェイスである5V系回路部26には、外部からの入力信号がマルチプレクサ(MPX,データバス切換え手段)27を介して与えられており、5V系回路部26はその入力信号を電圧変換して3.3V系回路部22に出力する。一方、3.3V系回路部22より出力された信号は、5V系回路部26において電圧変換されると、デマルチプレクサ(DPX,データバス切換え手段)27を介して外部に出力されるようになっている。そして、MPX27のもう一方の入力端子と、DPX28のもう一方の出力端子とは、CPU23のテスト用データバスに接続されている。ここで、「テスト用データバス」とは汎用データバスの一部であって、テスト時にのみ使用されるパス部分を「テスト用」と称している。
An external input signal is given to the
MPX27,DPX28の選択切換えは、マイコン21の外部端子TESTのレベル設定で行うようになっている。例えば、端子TESTがロウレベルに設定される通常モードでは、MPX27,DPX28は夫々外部入力端子IN,外部出力端子OUTを選択し、端子TESTがハイレベルに設定されるテストモードでは、MPX27,DPX28は何れもCPU22のテスト用データバスを選択する。また、CPU23は、テストモードが設定された場合に、メモリ24より自己判定プログラム25を読み出して実行するようになっている。
MPX27 and DPX28 are selectively switched by setting the level of the external terminal TEST of the
次に、第2実施例の作用について図3も参照して説明する。図3は、CPU23によって実行される自己判定プログラム25の処理内容、即ち、モニタバーンインテストの実施内容を示すものである。尚、第1実施例と同様に、テストモードの設定時には、3.3V系回路部22には5V電源が供給され、5V系回路部26には昇圧回路4(図2では図示せず)の昇圧電圧が供給される。また、テスト時の環境温度設定やテスト実施時間も第1実施例と同様となっている。
Next will be described with reference to FIG. 3 for the operation of the second embodiment. FIG. 3 shows the processing contents of the self-
CPU23は、所定時間が経過すると(ステップS1,「YES」)、MPX27を介して、テスト対象として選択した3.3V系回路部22に属する何れかの周辺回路に対してテスト信号を出力する(ステップS2)。そして、出力したテスト信号に対し、前記周辺回路が応答した信号(例えば、入力データ値に対して所定の論理演算を行なった結果など)をDPX28を介して読取ると(ステップS3)、その応答信号のデータ値が期待値に一致しているか否かを判断する(ステップS4)。
When a predetermined time has elapsed (step S1, “YES”), the
ステップS4において両者が一致している場合(「YES」)、CPU23は、判定結果「OK」をメモリ24に書き込んで記憶させ(ステップS5)、両者が不一致の場合は(「NO」)、判定結果「NG」をメモリ24に書き込んで記憶させる(ステップS6)。それから、設定されたテスト実施時間が経過したか否かを判断し(ステップS7)、経過していなければ(「NO」)ステップS1に戻り、経過していれば(「YES」)処理を終了する。
If the two match in step S4 (“YES”), the
従って、所定時間毎のテスト結果はメモリ24に随時書き込まれて記憶されているので、バーンインテストが終了した時点で、マイコン1のシリアル通信機能などを利用してメモリ24の内容をダンプすれば、バーンインテストの実施結果がトータルでOK,NGの何れであったかを確認することができる。即ち、全てが「OK」であれば実施結果はOKであり、1つでも「NG」が存在すれば、実施結果はNGとなる。
Therefore, since the test results for each predetermined time are written and stored in the
以上のように第2実施例によれば、マイコン21のオンチップCPU23は、テストモードに設定されると、メモリ24より自己判定プログラム25読み出して実行するので、バーンインテストの実施とその結果の判定についてもマイコン21単体で行うことができる。具体的には、CPU23は、所定時間が経過する毎に外部入力端子INに接続されているデータバスにテスト信号を出力し、そのテスト信号が与えられた3.3V系回路部23に属する何れかの回路により出力される応答信号の適否を判定するので、バーンインテストを実施している間において、回路機能の良否を随時確認することができる。
As described above, according to the second embodiment, when the on-
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
マイコンの電源系は、5V,3.3V何れかの単一であっても良い(電源電圧が一例であることは言うまでもない)。また、3つ以上の電源系があっても良く、その場合には、電源電圧が低いものから順次電圧が1段階高いものに切換えて、電圧が最も高いものには昇圧回路によって生成された昇圧電圧を供給するように切換えを行えば良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The power supply system of the microcomputer may be either 5V or 3.3V (the power supply voltage is an example). Also, there may be more than two power supply systems. In that case, the voltage from the lowest power supply voltage is sequentially switched to one higher in voltage, and the highest voltage is generated by the booster circuit. Switching may be performed so as to supply voltage.
更に、複数の電源系が存在する場合でも、各電源系に対応して昇圧回路を個別に設けても良い。そのように構成した場合には、各回路部について最適な過電圧を夫々設定することができる。 Further, even when there are a plurality of power supply systems, a booster circuit may be provided individually corresponding to each power supply system. In such a configuration, an optimum overvoltage can be set for each circuit unit .
昇圧回路は、マイコンに電源が投入されている場合は常に動作する構成であっても良い。また、昇圧回路4は、適当な過電圧を設定できるものであればどのような構成であっても良い。
The booster circuit may be configured to always operate when power is supplied to the microcomputer. Further, the
スイッチ5,6及びスイッチ7,8は、夫々1つの切換えスイッチで構成しても良い。
ダイナミックバーンインテストに限ることなく、スタティックバーンインテストを行っても良い。
第2実施例において、CPU23が自己判定プログラムを実行した場合に、初期処理においてコントロールレジスタに書込みを行うことで、MPX27,DPX28の切換え制御を行うように構成しても良い。
Each of the
The static burn-in test may be performed without being limited to the dynamic burn-in test.
In the second embodiment, when the
また、モニタバーンインテストの実施形態は、第2実施例に示したものに限ることなく、マイコンの機能が正常か否かを確認できるものであればどのような態様で実施しても良い。例えば、マイコンに測定回路を接続して、スタンバイリーク電流値を測定したり、IDDQ(静止状態電源電流)を測定しても良い。 The embodiment of the monitor burn-in test is not limited to that shown in the second embodiment, and may be implemented in any manner as long as it can confirm whether the function of the microcomputer is normal. For example, a measurement circuit may be connected to the microcomputer to measure a standby leakage current value or IDDQ (quiescent power supply current).
図面中、1はワンチップマイクロコンピュータ、2は3.3V系回路部、3は5V系回路部、4は昇圧回路、5〜8はスイッチ(電源切換え手段)、21はワンチップマイクロコンピュータ、22は3.3V系回路部、23はCPU、24はメモリ(記憶部)、25は自己判定プログラム(試験プログラム)、26は5V系回路部、27はマルチプレクサ(データバス切換え手段)、28はデマルチプレクサ(データバス切換え手段)を示す。
In the drawings, 1 is a one-chip microcomputer, 2 is a 3.3V system circuit unit, 3 is a 5V system circuit unit, 4 is a booster circuit, 5 to 8 are switches (power switching means), 21 is a one-chip microcomputer, 22 Is a 3.3V system circuit unit, 23 is a CPU, 24 is a memory (storage unit), 25 is a self-determination program (test program), 26 is a 5V system circuit unit, 27 is a multiplexer (data bus switching means), and 28 is a data processor. A multiplexer (data bus switching means) is shown.
Claims (6)
前記昇圧電圧を用いた過電圧印加試験の実行が可能となるように構成され、
夫々電圧が異なる複数の電源入力端子と、
前記複数の電源入力端子を介して夫々の電源が供給されて動作する複数の回路部と、
前記昇圧回路によって生成された昇圧電圧を、前記複数の回路部の内、最も電圧が高い電源が供給されて動作する特定の回路部に供給するように切換えると共に、前記特定の回路部を除く回路部には、電圧が1段階高い電源を供給するように切換える電源切換え手段とを備えてなることを特徴とするワンチップマイクロコンピュータ。 A booster circuit that boosts the power supply voltage supplied from the outside is mounted on the same chip.
Configured to enable execution of an overvoltage application test using the boosted voltage ;
A plurality of power input terminals each having a different voltage;
A plurality of circuit units which operate by being supplied with respective power via the plurality of power input terminals;
A circuit that switches the boosted voltage generated by the booster circuit to be supplied to a specific circuit unit that operates by being supplied with a power supply having the highest voltage among the plurality of circuit units, and excludes the specific circuit unit The one-chip microcomputer characterized in that the part is provided with power source switching means for switching so as to supply a power source whose voltage is one step higher .
この記憶部より前記試験プログラムを読み出して実行するCPUとを備えることを特徴とする請求項1又は2記載のワンチップマイクロコンピュータ。 A storage unit that stores the test program for executing the overvoltage application test and determining the execution result;
The one-chip microcomputer according to claim 1, further comprising a CPU that reads out and executes the test program from the storage unit .
前記CPUは、前記試験プログラムを実行することで、所定時間が経過する毎にデータバスにテスト信号を出力し、前記テスト信号が与えられた回路部が出力する応答信号の適否を判定することを特徴とする請求項3記載のワンチップマイクロコンピュータ。 Data bus switching means for switching the data bus connected to the external signal input terminal and the data bus connected to the external signal output terminal to connect to the data bus of the CPU,
The CPU executes the test program to output a test signal to the data bus every time a predetermined time elapses, and to determine whether the response signal output from the circuit unit to which the test signal is applied is appropriate. 4. The one-chip microcomputer according to claim 3 .
前記昇圧回路によって生成された昇圧電圧を、前記複数の回路部の内、最も電圧が高い電源が供給されて動作する特定の回路部に供給するように切換えると共に、
前記特定の回路部を除く回路部には、電圧が1段階高い電源を供給するように切換えて過電圧印加試験を行うことを特徴とするワンチップマイクロコンピュータの過電圧印加試験方法。 A booster circuit for boosting a power supply voltage supplied from the outside is mounted on the same chip, and a plurality of power supply input terminals each having a different voltage, and each power supply via the plurality of power supply input terminals. In an overvoltage application test method performed for a one-chip microcomputer comprising a plurality of circuit units that are supplied and operate,
The boosted voltage generated by the booster circuit is switched so as to be supplied to a specific circuit unit that operates by being supplied with a power supply having the highest voltage among the plurality of circuit units,
An overvoltage application test method for a one-chip microcomputer, wherein an overvoltage application test is performed by switching the circuit parts excluding the specific circuit part so as to supply a power having a voltage higher by one step .
前記CPUは、所定時間が経過する毎にデータバスにテスト信号を出力し、前記テスト信号が与えられた回路部が出力する応答信号の適否を判定することを特徴とする請求項5記載のワンチップマイクロコンピュータの過電圧印加試験方法。 Switch the data bus connected to the external signal input terminal and the data bus connected to the external signal output terminal to connect to the CPU data bus,
6. The CPU according to claim 5, wherein the CPU outputs a test signal to a data bus each time a predetermined time elapses, and determines whether or not a response signal output from the circuit unit to which the test signal is applied is appropriate. Overvoltage application test method for chip microcomputer.
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