KR20170049697A - 리얼 스피드 반도체 디바이스 고온 에이징 테스트 시스템 - Google Patents

리얼 스피드 반도체 디바이스 고온 에이징 테스트 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 디바이스 테스트 시스템은 타겟 디바이스가 안착되어 장착되는 소켓과, 상기 소켓의 일측에 밀착 구비되어 상기 타겟 디바이스에 열을 인가하는 히터와, 상기 히터와 일체형으로 구비되어 상기 타겟 디바이스를 냉각시키기 위한 쿨러와, 상기 히터가 상기 타겟 디바이스에 대면하는 영역에 구비되어 상기 타겟 디바이스 표면의 현재 온도를 검출하는 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 검출된 상기 타겟 디바이스의 현재 온도와 설정 온도를 비교하여 그 결과에 따라 상기 타겟 디바이스의 온도가 상기 설정 온도에서 유지되도록 신호를 전송하는 테스트 운영 컴퓨터 및 상기 테스트 운영 컴퓨터의 신호에 의해 상기 히터 및 쿨러의 구동을 제어하는 온도 제어 모듈을 포함한다.

Description

리얼 스피드 반도체 디바이스 고온 에이징 테스트 시스템 {REAL SPEED HIGH TEMPERATURE AGING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체 디바이스 테스트 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 타겟 디바이스가 장착된 소켓에 히터를 밀착 구비하여 설정 온도의 열을 공급하고, 소켓에 구비된 온도 센서를 통해 타겟 디바이스의 현재 온도 상태를 측정하고, 이를 설정온도와 최소한의 오차로 최대 로드 상태를 구현함으로써, 실제 환경에서의 디바이스의 온도 특성을 정확히 검사할 수 있는 반도체 디바이스 에이징 테스트 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자의 테스트를 위해서는 ATE(Automatic Test Equipment)를 사용한다.
ATE는 반도체 소자에 특정한 신호 패턴을 인가한 후 반도체 소자로부터 출력되는 신호를 분석함으로써 반도체 소자의 양호/불량 여부를 판단하는 테스터이다.
그러나 이러한 ATE와 같은 테스터는 고가이므로 반도체 소자당 테스트 비용이 증가하여 가격 경쟁력을 약화시킨다는 단점이 있다. 또한, ATE는 반도체 소자가 실제로 설치되어 사용되는 환경이 아니라 별도의 실험 환경에서 테스트를 수행하므로 이러한 저속 에이징 환경에서는 외부 유입열 외에 맥스 클럭(max clock) 상태의 디바이스 자체 발열 상태를 감안할 수 없고, 실시간 오퍼레이팅이 불가하며, 실제 환경에서의 디바이스의 각 페리페럴 IP 상태를 확인할 수 없다는 단점이 있다.
챔버를 이용한 고온 에이징 시스템에서는 온도 스트레스를 인가해야하는 타겟 디바이스 외에 주변 소자까지 온도 스트레스를 받게 되어 고온환경에서의 정확한 결과를 얻을 수가 없다.
또한, 종래에는 외부에 구비된 상용 온도 컨트롤러를 이용한 히트소켓 구조에서는 개별적으로 온도 제어가 필요하며, 이러한 상용 온도 컨트롤러에 의해서는 디바이스에 장착된 소켓의 상태를 예측할 수 없어, 초기 동작 시 온도의 오버슈트(overshoot)가 발생하였고, 안정화 시간이 길다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0355908호 대한민국 등록특허 제10-0502172호
본 발명은 상기의 문제점과 한계성을 해결하기 위한 것으로, 타겟 디바이스가 장착된 소켓에 히터를 밀착 구비하여 설정 온도의 열을 공급하고, 소켓에 구비된 온도 센서를 통해 타겟 디바이스의 현재 온도 상태를 측정하고, 이를 설정온도와 최소한의 오차로 최대 로드 상태를 구현함으로써, 실제 환경에서의 디바이스의 온도 특성을 정확히 검사할 수 있는 반도체 디바이스 에이징 테스트 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 소켓에 타겟 디바이스를 안착 실장하고, 소켓과 밀착된 히터를 통해 설정 온도의 열을 공급함으로써, 주변 소자에는 영향을 주지 않으며,
타겟 디바이스에 대면하는 히터에 온도 센서를 구비함으로써 실시간으로 타겟 디바이스 표면의 현재 온도를 피드백하고, 이를 위해 펌웨어 및 오퍼레이팅 시스템을 활용하여 현재 온도와 설정 온도를 최소한의 오차로 최대 로드 상태를 구현하는 에이징 테스트 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 디바이스 테스트 시스템은 타겟 디바이스가 안착되어 장착되는 소켓과, 상기 소켓의 일측에 밀착 구비되어 상기 타겟 디바이스에 열을 인가하는 히터와, 상기 히터와 일체형으로 구비되어 상기 타겟 디바이스를 냉각시키기 위한 쿨러와, 상기 히터가 상기 타겟 디바이스에 대면하는 영역에 구비되어 상기 타겟 디바이스 표면의 현재 온도를 검출하는 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 검출된 상기 타겟 디바이스의 현재 온도와 설정 온도를 비교하여 그 결과에 따라 상기 타겟 디바이스의 온도가 상기 설정 온도에서 유지되도록 신호를 전송하는 테스트 운영 컴퓨터 및 상기 테스트 운영 컴퓨터의 신호에 의해 상기 히터 및 쿨러의 구동을 제어하는 온도 제어 모듈을 포함한다.
본 발명에서 제안하고 있는 반도체 디바이스 테스트 시스템에 따르면, 검증 완료된 장비 내에 온도 제어 모듈과 타겟 디바이스에 밀착 구비된 히터를 이용하여 실제 환경에서 디바이스가 외부 열에 노출된 상황을 재현할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 디바이스 테스트 시스템에 따르면, 테스트 운영 컴퓨터에 저장된 로그 파일을 이용하여 장시간 에이징 중 디바이스의 전력 소모 상태, 온도 편차 등의 에이징 환경을 확인할 수 있으며, 디바이스의 테스트 결과를 페리패럴 단위로 상세히 분석할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 디바이스 테스트 시스템에 따르면, 종래의 고온 에이징 시 온도 컨트롤러를 각각 세팅하고 외부 케이블을 부착하여 각 디바이스들의 상태를 확인해야하는 불편함을 시스템의 UI를 이용하여 보다 쉽고 빠르게 진행할 수 있도록 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 디바이스 테스트 시스템에 따르면, 에이징 환경을 실시간으로 모니터링함으로써, 디바이스의 파손으로 인한 과도 전류 및 오버 히트 발생 시 해당 디바이스의 에이징을 정지하여 안전성을 확보할 수 있으며, 정지된 사유에 대해서는 별도의 알람 리스트에 리포팅할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 디바이스 테스트 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 디바이스 테스트 장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 제어 솔루션 및 온도 변화를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 온도 제어 모듈 및 종래 상용 온도 컨트롤러에 의한 디바이스의 온도 비교를 도시하는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결' 되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결' 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결' 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함' 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 디바이스 테스트 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 디바이스 테스트 장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 디바이스 테스트 시스템은 히트 소켓(100), 온도 제어 모듈(200), 전류 측정부(300), 전력 제어부(400), 마이컴(500) 및 테스트 운영 컴퓨터(600)를 포함하여 구성된다.
히트 소켓(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 소켓(120)과 소켓(120)의 일측에 밀착 구비되는 히터(140)로 구성된다. 소켓(120)에는 타겟 디바이스가 안착되도록 소정의 홈이 형성되어 있다. 소켓(120)의 홈에 타겟 디바이스가 장착되면, 히터(140)를 소켓(120)과 대면하게 체결됨으로써 히터(140)와 타겟 디바이스가 밀착될 수 있고, 히터(140)에 예열된 열을 타겟 디바이스로 유입, 전도시킴으로써 타겟 디바이스의 온도를 상승시킬 수 있다. 이와 같은 히트 소켓(100)을 통해 타겟 디바이스가 실제 환경에서 외부 열에 노출된 상황을 재현할 수 있다.
히트 소켓(100)은 상기 타겟 디바이스와 접촉하는 부분에 포고 핀(102)을 구비하고, 포고 핀(102)을 통해 상기 타겟 디바이스와 전기적으로 연결되어 상기 타겟 디바이스의 정상/비정상 구동에 관한 신호를 포고 핀(102)을 통해 테스트 운영 컴퓨터(600)로 전송한다.
히트 소켓(100)은 DUT 보드에 접속된다. 히트 소켓(100)에 장착된 타겟 디바이스의 동작 및 상태에 관한 정보는 포고 핀(102)을 통해 DUT 보드를 경유하여 마이컴(500)으로 전달되고, 이는 테스트 운영 컴퓨터(600)로 취합될 수 있다.
히트 소켓(100)으로부터 공급된 열에 의해 타겟 디바이스가 소정의 에이지 테스트 온도에 노출되면, 테스트되는 온도에 따라 타겟 디바이스의 전류값, 전압값 등이 변화되며, 타겟 디바이스에 접속되는 전류 측정부(300)는 위와 같은 타겟 디바이스의 전류 변화를 검출하여 마이컴(500)으로 전달한다.
여기서 DUT 보드는 타겟 디바이스마다 구비되어 복수의 DUT 보드(DUT1,..., DUT N)로 구비될 수 있다. 이로 인해 본 발명은 타겟 디바이스의 테스트 결과를 페리패럴 단위로 상세히 분석할 수 있다.
마이컴(500)은 베이스 보드에 구비된 히트 소켓(100), 온도 제어 모듈(200), 전류 측정부(300)의 접속을 통해 타겟 디바이스의 상태에 대한 로그 파일을 취합하여, 테스트 운영 컴퓨터(600)와 신호를 송수신한다. 즉, 마이컴(500)은 상기 에이징 온도, 상기 디바이스의 전력 소모, 상기 디바이스의 온도 편차 및 에이징 테스트 결과 중 적어도 하나를 상기 로그 파일형태로 테스트 운영 컴퓨터(600)의 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 또는 하드디스크 드라이브(HDD)에 저장할 수 있다.
테스트 운영 컴퓨터(600)는 본 발명의 에이징 테스트 (응용) 프로그램 구동과 그래픽 처리를 담당하는 등의 핵심 시스템으로서 AP(Application processor, 620)를 이용할 수 있다. 또한, 테스트 운영 컴퓨터(600)는 전력 공급부(640)를 통해 히트 소켓(100), 온도 제어 모듈(200), 전류 측정부(300) 및 마이컴(500)의 전력 구동을 제어한다.
쿨러(150)는 히터(140)와 일체형으로 구비되어 타겟 디바이스를 냉각시키는 역할을 한다. 쿨러(150)는 상기 타겟 디바이스의 열을 흡수하여 외부로 방산시키는 히트 싱크(152) 및 히트 싱크(152)의 일측부에 구비되어 모터에 의해 구동하여 상기 타겟 디바이스를 냉각시키는 쿨링 팬(154)으로 구성된다. 히터(140)와 쿨러(150)는 케이블(162) 및 커넥터(164)를 통해 온도 제어 모듈(200)과 연결되어 구동이 제어된다.
온도 센서(170)는 히터(140)가 타겟 디바이스와 대면하는 영역에 구비되어 타겟 디바이스 표면의 현재 온도를 검출한다. 온도 센서(170)는 케이블(162) 및 커넥터(164)를 통해 테스트 운영 컴퓨터(600)와 연결되어 검출된 현재 온도 정보를 테스트 운영 컴퓨터(600)로 전송한다.
테스트 운영 컴퓨터(600)는 온도 센서(170)에서 검출된 상기 타겟 디바이스의 현재 온도와 설정 온도를 비교하여 그 결과에 따라 상기 타겟 디바이스의 온도가 상기 설정 온도에서 유지되도록 신호를 온도 제어 모듈(200)로 전송한다.
온도 제어 모듈(200)은 테스트 운영 컴퓨터(600)의 신호에 의해 히터(140) 및 쿨러(150)의 구동을 제어한다. 여기서 온도 제어 모듈(200)은 마이컴(500)을 통해 테스트 운영 컴퓨터(600)의 신호를 전달받을 수 있다.
즉, 온도 제어 모듈(200)은 설정된 에이징 테스트 온도에 따라 열을 공급되게 하는데, 현재 공급된 열에 의해 형성된 현재 온도를 온도 센서(170)를 통해 검출할 수 있다. 온도 센서(170)에 의해 검출된 현재 온도가 설정된 에이징 테스트 온도와 일치하지 않는 경우에 온도 제어 모듈(200)은 히터(140)를 통해 열을 공급하거나, 쿨러(150)를 통해 방열함으로써, 온도 센서(170)에 의해 검출되는 현재 온도가 설정된 에이징 테스트 온도와 일치되도록 조절한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 제어 솔루션 및 온도 변화를 도시하는 그래프이다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 온도 제어 모듈(200)은 상기 타겟 디바이스의 현재 온도가 상기 설정 온도의 80% 미만일 경우, 상기 히터: 쿨러=100%:0% 가동하고, 현재 온도가 상기 설정 온도의 80% 이상 90% 이하일 경우, 상기 히터: 쿨러=50%:50% 가동하며, 현재 온도가 상기 설정 온도의 90% 이상 100% 미만일 경우, 상기 히터: 쿨러=20%:80% 가동할 수 있다.
온도 제어 모듈(200)은 설정 온도를 맞추기 위해 에이징 온도가 상승하는 곡선을 분석하여 언급한 바와 같이 상기 히터(140)와 쿨러(150)의 구동 비율을 조절하여 구동시킴으로써, 초기 설정 시 온도의 오버슈트(Overshoot)없이 상기 설정온도를 맞출 수 있는 효과가 있다.
테스트 운영 컴퓨터(600)는 에이징 환경을 모니터링하고, 상기 타겟 디바이스의 파손 시 해당 타겟 디바이스의 에이징을 정지하며, 정지된 사유에 대해 별도의 알람 리스트에 리포팅한다.
테스트 운영 컴퓨터(600)는 상기 에이징 온도와 상기 디바이스의 전류 값에 대한 임계값을 UI(User interface)를 통한 사용자 입력을 통해 설정할 수 있다.
테스트 운영 컴퓨터(600)는 복수의 상기 타겟 디바이스에 대해 전체적 또는 개별적으로 에이징 테스트 환경(에이징 타임, 타겟 온도)을 설정하고, 상기 타겟 디바이스의 전력 소모, 온도 편차를 모니터할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 반도체 디바이스 테스트 시스템은 펌웨어 또는 오퍼레이팅 시스템에 의해 구동되는 테스트 운영 컴퓨터 환경을 이용함으로써, 디바이스를 실제 환경에서 최대 로드(load) 상태가 되게 하고, 히트 소켓(100)을 이용함으로써, 디바이스 외 주변 소자에는 영향을 주지 않는 상태의 고온 에이징 테스트 시스템을 구축 할 수 있다.
상위에서 언급한 본 발명에서 제안하고 있는 반도체 디바이스 테스트 시스템은 검증 완료된 장비 내에 온도 제어 모듈과 히트 소켓을 이용하여 실제 환경에서 디바이스가 외부 열에 노출된 상황을 재현할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 디바이스 테스트 시스템은 테스트 운영 컴퓨터에 저장된 로그 파일을 이용하여 장시간 에이징 중 디바이스의 전력 소모 상태, 온도 편차 등의 에이징 환경을 확인할 수 있으며, 디바이스의 테스트 결과를 페리패럴 단위로 상세히 분석할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 디바이스 테스트 시스템은 종래의 고온 에이징 시 온도 컨트롤러를 각각 세팅하고 외부 케이블을 부착하여 각 디바이스들의 상태를 확인해야하는 불편함을 시스템의 UI를 이용하여 보다 쉽고 빠르게 진행할 수 있도록 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 디바이스 테스트 시스템에 따르면, 에이징 환경을 실시간으로 모니터링함으로써, 디바이스의 파손으로 인한 과도 전류 및 오버 히트 발생 시 해당 디바이스의 에이징을 정지하여 안전성을 확보할 수 있으며, 정지된 사유에 대해서는 별도의 알람 리스트에 리포팅할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 히트 소켓 200: 온도 제어 모듈
300: 전류 측정부 400: 전력 제어부
500: 마이컴 600: 테스트 운영 컴퓨터

Claims (9)

  1. 타겟 디바이스가 안착되어 장착되는 소켓;
    상기 소켓의 일측에 밀착 구비되어 상기 타겟 디바이스에 열을 인가하는 히터;
    상기 히터와 일체형으로 구비되어 상기 타겟 디바이스를 냉각시키기 위한 쿨러;
    상기 히터가 상기 타겟 디바이스에 대면하는 영역에 구비되어 상기 타겟 디바이스 표면의 현재 온도를 검출하는 온도 센서;
    상기 온도 센서에서 검출된 상기 타겟 디바이스의 현재 온도와 설정 온도를 비교하여 그 결과에 따라 상기 타겟 디바이스의 온도가 상기 설정 온도에서 유지되도록 신호를 전송하는 테스트 운영 컴퓨터; 및
    상기 테스트 운영 컴퓨터의 신호에 의해 상기 히터 및 쿨러의 구동을 제어하는 온도 제어 모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 제어 모듈은 상기 타겟 디바이스의 현재 온도가 상기 설정 온도의 80% 미만일 경우, 상기 히터: 쿨러=100%:0% 가동하고, 현재 온도가 상기 설정 온도의 80% 이상 90% 이하일 경우, 상기 히터: 쿨러=50%:50% 가동하며, 현재 온도가 상기 설정 온도의 90% 이상 100% 미만일 경우, 상기 히터: 쿨러=20%:80% 가동하는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도 제어 모듈은 상기 설정 온도를 맞추기 위해 상기 히터 및 쿨러를 구동시켜 상기 타겟 디바이스를 예열시키고, 에이징 온도가 상승하는 곡선을 분석하여 초기 설정 시 온도의 오버슈트(Overshoot)없이 상기 설정온도를 맞추는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소켓은 상기 타겟 디바이스와 접촉하는 부분에 포고 핀을 구비하고, 상기 포고 핀을 통해 상기 타겟 디바이스와 전기적으로 연결되어 상기 타겟 디바이스의 정상/비정상 구동에 관한 신호를 상기 포고 핀을 통해 상기 테스트 운영 컴퓨터로 전송하는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 운영 컴퓨터는 에이징 환경을 모니터링하고, 상기 타겟 디바이스의 파손 시 해당 타겟 디바이스의 에이징을 정지하며, 정지된 사유에 대해 별도의 알람 리스트에 리포팅하는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 테스트 운영 컴퓨터는 상기 에이징 온도와 상기 디바이스의 전류 값에 대한 임계값을 UI(User interface)를 통한 사용자 입력을 통해 설정하는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 테스트 운영 컴퓨터는 복수의 상기 타겟 디바이스에 대해 전체적 또는 개별적으로 에이징 테스트 환경(에이징 타임, 타겟 온도)을 설정하고, 상기 타겟 디바이스의 전력 소모, 온도 편차를 모니터하는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 쿨러는,
    상기 타겟 디바이스의 열을 흡수하여 외부로 방산시키는 히트 싱크; 및
    상기 히트 싱크의 일측부에 구비되어 모터에 의해 구동하여 상기 타겟 디바이스를 냉각시키는 쿨링 팬;으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 히터 및 쿨러는 케이블 및 커넥터를 통해 상기 온도 제어 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는, 반도체 디바이스 테스트 시스템.


















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