TW200540435A - Method to diagnose state of burn-in device - Google Patents

Description

2005·忍 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 j明係關於-種在老化試驗時，對進行該老化試驗 測量元件分職其制加細及溫度感測器，控 熱ϋ之雜電力進行前述制量元件的溫度調整並 進仃刖述老化試驗之老化裝置的狀態診斷方法。 【先4技術】 近年來，半導體元件隨著高速化、大容量化、多位元 =之進展’多種多樣化也更加進步。對於該半導體元件， ^以^用溫度進行加速試驗之老化(b跡in)試驗。老化試 驗之特徵舰電於半導航件之被騎元件(DUT: device =rtest(被測量裝置))升高溫度，例如，藉LSI晶粒内之 二之金屬接合部之高電阻檢測局部之發熱 之可靠性等。 【f利文獻丨】特開2000-206176號公報。 1敫=r’ 2加熱器的習知老化裝置，由於使用加熱器 = DUT周邊之環境溫度，所叫有無法同時測試消耗 電力大幅不同之多數！)^^的問題。 、四^此雖考慮使加熱器接觸於各DUT進行各DUT之 ’但此時’大電流流至加熱器，在老化試驗時連 題：右有接觸不良，則具有該部分發熱，最後燒毁之問 【發明内容】 本毛明係鑑於上述諸問題而研發者，其目的在於提供 6 2005讎 -f為了進行賴使用加_ 行老化裝置的狀態診斷 宅化裝置，可以簡易地進 為了解決上述之診斷方法。 明之老化裝置的狀態轉方$ &日4之目的’關於本發 行該老化試驗之各種_量以；^麵化試驗時，對進 度感應n，控舰域n之 ^使雜觸加熱器及溫 之溫度調整，並在該老化裝置的作tc測量元件 元件之各加熱器及具有温度感應各種被測量 度感應器之檢測結果與前述二号制塊之前述溫 種被測量元件之施加電屋，進：：=祕電力與對前述各 另外，關於本二:老::，化;置的鳴 述之發明中，依據前述溫度====斷方法，在上 測量元件之狀態之前述溫度;前述各種被 溫度感應器的精度。4應盗的檢測結果，診斷前述 另外二關於本發明之老化裝置的狀態診 =中’當前述溫度控制塊未接觸於前述各種被 對前述加熱器之通電關閉時的二 對則途加熱&供給特定電力時之溫度的溫度差， 述加熱器的電源至前述加熱器的配線或電路有無= 、另外’關於本發明之老化裝置的狀態診斷方法 =之發明巾，當前述溫度控魏細於前述各種被測量元 :==】施力•前述被測量元件之 d電壓之電£差，而且檢測施加電壓之元件部份之電流 2005m?d5 值’以前《紐除前述電缝之值 之電阻值，若為超過時，㈣㈣^ /疋古超過特疋 測量元件間之配線或;路=在則述電壓源與前述被 另外，關於本發明之老化裝置的狀態診斷方法，在上 ϊ之發明中，當前述溫度控制塊接觸於前述各種^ ίί ===測？於前述被測量元件之 值，參照“電额部份之電ί 述強制電壓與，感測_沒有電』差為= 前述被測量元件間並流動感測電壓二 關於本發明之老化裝置的狀態診斷方法，以在老化試 驗時，對進行該老化試驗之各種被啦元 及溫度感應11，控制該加熱器之消耗電力進;;= 兀2盈度’整’並進行前述老化試驗之老化裝置 :::垃艇二，各種被測量元件與各加熱器及溫度感應器 為非接觸狀㈣’配置該加熱器及溫度絲器而且藉前述 溫度感應紐_觸―定溫度趙之溫度㈣塊的溫度， 依f该檢麟果，騎診斷祕溫度錢H衫正常等之 狀f診斷，_被㈣元件與加熱H及溫度錢ϋ之接觸 狀怨或非制狀態’可⑽易地骑裝置的狀態診 斷，發揮可⑽範老城置的故障於未然的效果。 ▲為讓本υ之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易It下文特舉I父佳實施例，並配合所關式，作詳細說 8 2005罐 明如下。 【實施方式】 以說明下而t十對用以貫施本發明之最佳形態之老化穿晉力 \實施形態)树__轉_態。… 構成之塊圖。纷:的全雜概要 致包括試驗控制部,。、元件 =:'ro™ 制部二： 試:==進體^ =元於試驗:制部二 ^32 ° t部3G係連接於元件電源單元2G配置有 60 ^ %係連接於溫度調整單元4G。溫度控制部 〇係依^度婦單元4G的㈣進行溫度控制。 於、目^里°卩3G具有測量板31及DUT32，DUT32係配置 板31上。DUT32係透過測量板31上之配線及連接 :連接於元件電源單元2〇。元件電源單元2〇具有元件 電源21及切換控制部22，依據試驗控制部ι〇的控制，切 換控制部f产元件電源21對DUT32進行施加Vdd、Vss。 疋件電源單Tt： 20進一步具有電流測量部23、電壓設定部 24、電壓測置部25及過電壓/過電流檢測值設定部％。依 據電流測量部23及電壓測量部25測量之值，試驗控制部 1〇可以瞭解加速試驗時之DUT32的狀態。電源電壓Vdd、 9 2005細

Vss等之值係藉試驗控制部10可以變更設定。其值可保持 於電壓設定部24。過電壓/過電流檢測值設定部26係依據 電流測量部23及電壓測量部25的測量結果，保持判斷是 否有過電壓狀態或過電流狀態之極限值。當超越極限值 時，則為過電壓狀態或過電流狀態，切換控制部22藉元件 電源21進行降低或遮斷電源電壓之輸出。該極限值藉試驗 控制部10可以變更設定。 溫度控制部60係在溫度控制塊61設置著加熱器62、 PT(白金電阻)感應裔63以及冷卻部64。PT感應器63係將 其輸=值輸出至溫度調整單元40側。加熱器62係藉溫度 調整單元40在溫度上升時控制通電。冷卻部62係通過冷 卻DUT32的周圍之冷卻液。進行DUT32的溫度調整時， 加熱器62與PT感應器63係接觸於DUT32,DUT32形成 直接作溫度調整。當不進行DUT32之溫度調整時，加熱 器62與PT感應器63係由DUT32物理隔離，开>成僅接觸 於溫度控制塊61之狀態。藉此，PT感應器 熱器62或冷卻液的溫度。 狐度凋整單元40具有溫度測量部41、加熱器電路42 以及加熱器電力控制部44。該溫度測量部41係依據來自 PT感應器63的輸出值測量pT感應器63周圍的溫度。該 加熱器電路42係將來自電源50的電力輸出至加熱器62。 該加熱器電力控制部44，係個別控制因應DUT32之消耗 電力之加熱器電力。 在《亥老化衣置1，依據減驗控制部之全體控制，由 2005輩 元件電源單元20對DUT32施加電源雷愚， — 度調整單元40使加熱器62發熱之電:絲給猎溫 加熱器62，可以進行DUT32之老 ^ DUT32接觸 此時試驗控制部H)透過元件電源單元 ===度調整。 果，而且進行透過溫度調整單元4〇溫度調取整件老化試驗結 1 針對加熱H電路42加以詳細 不加上電源50及加熱器62之加熱器電路之詳二成 圖。在圖2中，ρ槽之功率FET之F ^田構成電路 之:源50，該助2藉切換，施加職;之 連接電曰曰體7卜该電晶體71係依照由加埶 信號等之時間分散電壓指示信财切換，結

FET72。具備有維持一定電塵之穩壓二極體 ^穩壓二極體D1之陽極侧係連接於電晶體Μ之集極 二電阻2之間’陰極側係透過電阻R1連接於電晶體η之 、極與FET72之閘極間，而且直接連接於航72之漏極 貝’。當關閉電晶體71時，電源5〇^DC48v施加於間極， ET72變成關的狀態，當電晶體打開時，由於穩壓二極 一 D1之電壓下降，閘極電壓減少，fet72變成開的狀態。 ”在包含上述FET72之切換電路與加熱器62之間設置 電壓平整化電路73。電壓平整化電路μ係具有並聯連接 之二極體D2、與電容器C串聯連接之電感器L。雖由切換 電路側轭加DC48V之脈衝電壓，但藉電壓平整化電路73， 脈衝電壓可以變換成平整化之類比電壓。加熱器62係形成 11 5讎 依照該類比電壓之振幅值產生電力。 比較器74係比較加於加熱器62之類比電壓之值與由 加熱控制器電路4 3所指示之電壓指示信號之值，將該比較 結果輸出至加熱器控制電路43。電壓指示信號由於為數值 資料，所以可以藉DA轉換器75變換成類比信號之後，再 輸入比較器74。加熱控制電路43係依據該比較結果，控 ，成比較值變為〇。在此，電壓指示信號為顯示目標之電 壓值之信，，時間分散電壓指示信號係將到達目標之電壓 蜃值之變化量抑制於特定電壓值以内之時間分散之電壓指示 信唬，可以直接供給至切換電路。而且，雖藉DA轉換器 75將電壓指示信號變換成類比信號，但不限於此，亦可^ 設置將類比電壓信號變換成數值資料之AD轉換器來替代 DA轉換器75，使比較器74作數值處理作比較。 在此，上述之加熱器電路42，雖藉切換電路生成之脈 衝電壓，雜訊生成電壓信號，但在本實施型態，在切換電 路與加熱器62間設置電壓平整化電路73，由於將脈衝電 鲁㈣換成平整化之類比電壓，所以可以抑制雜訊傳達至加 熱器62側。特別是，在老化試驗時，加熱器與DUT32接 觸，在DUT32若雜訊電壓，則對卯⑶之精確地試驗變 成無法進彳丁，但在本實施型態，由於來自加熱器62的雜訊 幾乎不會發生’所以可以進行準確地老化試驗。 ^，加熱控制電路43係如圖3所繪示，生成時間 分散電歷指不㈣進行FET72之切換，藉急速地電壓變化 抑制產生過電流，利用穩壓二極體D1 #電流限制時之 12 200540435 FET72之不完全切換降低FET72的電力損失。 如圖3所繪示，首先試驗控制部10係在開始試驗時 或試驗中，依據由溫度測量部41所通知之溫度，將圖 所繪示之 π目標電壓值之電壓指示值輸出至加熱器控制電路 43。加熱器控制電路43係依據該電壓指示值生成如圖 所繪示之時間分散電壓指示值，生成對應於該電壓指示值 之圖3(C)所繪示之時間分散電壓信號，施加於電晶體71， 結果切換FET72。 在此電壓才曰示值為如圖3所缘示之「24V」之 情形時，生成每一特定時間之電壓增減值為5V以内^時 間分散電壓指示值，依此生成脈衝信號之時間分散指示信 號。如此場合，將對應於電壓指示值之時間分散電壓指; 值之並列預先收納於表43a，取出對應於電壓指示值之時 間分散電壓指示值，使其生成時間分散電壓指示信號亦 可。而且，時間分散電壓指示信號最好是每一特定時間之 電壓增減值為特定值以内，例如時間分散電壓指示信號之 開始$分設定於較低電壓值，之後在慢慢地使電壓值增大 至特疋值内亦可。也就是，由現在電壓值至目標電壓值之 ，壓增減值’只要在特定值以内，則其途巾之電壓增減值 了以卩过思，使其作函數的變化亦可，使其作程式的變化亦 可。 該時間分散電壓信號若施加於FET72，則藉電壓平整 1 匕電路73可以變換成如圖3(d)所繪示之平整化之類比電 壓信號，由加熱器62生成對應於該類比電壓信號之電力。 13 2005細 :方面’比較器74係比較類比電壓信號之值與電壓 曰不’將其結果輸$至加熱n㈣電路43敎 ^43係如圖3(e)翁示，當比㈣輸出位於高 :剧出增大南水準狀態之電壓值之時間分散電壓指示传 號，當位於低水料，騎使其_現值之控制。。

而且，上述時間分散電壓指示信號，在每一特定時間 脈衝，雖增減—定之脈衝數，但不限制於此，即使為使每 一特疋時間之脈衝幅變化之pWM信號亦可。而且，為了 ，免電壓值急速的上升，在每—特定時間使脈衝幅增減一 定之脈衝數，時間分散上較佳。 在本實施型態，藉上述時間分散電壓指示信號施加於 FET72 ^電壓值不會急速地增大，其結果，由於電流不會 急速的蓄積於電容器c，所以對於FE172之電流限制功能 作動’ FET72變成不完全切換，可以使不完全切換時之電 力損失不會產生。結果，可以盡力地消除對加熱器62之電 力消耗以外之不必要之電力消耗，可以實現省電力化之老 化裝置。 然而，藉老化裝置1之加速試驗係控制DUT32之溫 度，依施加於DUT32本身之電源電壓，具有消耗電力較 大之元件與消耗電力較少之元件。結果，如圖4所繪示， 在試驗開始時，加熱器62的電力若與DUT32之消耗電力 無關係進行100%之電力供給，則受DUT32之元件的消耗 電力大小所左右，DUT32的溫度時間變化不同，在元件消 耗電力較大時，盡速地達到目標溫度，在元件消耗電力較 2005讎 小時，則變成緩慢地達到目標溫度。 但是’對多種多樣之DUT32同時進行測試時，需要 考慮以缓慢達到目標溫度者作為基準完成測試，作為老化 裝置1全體之消耗電力。 在此，在本實施型態，控制了加熱器62的消耗電力， 使DUT32的消耗電力與加熱器62的消耗電力之總消耗電 力變成一定。該消耗電力的控制係以加熱器電力限制部44 進行。 圖5係比較依本實施型態之加熱器電力控制與習知之 加熱器電力控制之圖。在圖5中，加熱器電力限制部44 對於例如具有最小消耗電力之元件之DUT，控制成使加熱 器62變成具有最大之消耗電力，對於超過具有最小消耗電 力之DUT之消耗電力之DUT之加熱器62之消耗電力， 係控制成使其不超過具有最小消耗電力之DUT之消耗電 力與加熱器62具有之最大消耗電力之總電力p2之最大 耗電力。 因此，加熱器電力限制部44係預先求出DUT32之消 耗電力與當時加熱器62之最大消耗電力之關係，進行限制 對應於各DUT之加熱器62之最大消耗電力之控制。而 且，DUT32之消耗電力未知時，透過元件電源單元2〇進 仃電力測量，依據該電力測量結果，加熱器電力限制部44 即使決定對應於各DUT之消耗電力之加熱器62之消耗 力的限制亦可。 其結果’無論DUT之消耗電力之大小，dut之、、肖耗 15 2005罐 ，與加熱II ?之消耗電力之總電力，其總電力p2變成 疋’ DUT之/皿度的上升係與具有最小消耗電力之 約略相同。

在此，習知之老化裝置的加熱器之消耗電力容量，雖 必，具備具有最大消耗電力之财之雜電力與加熱器 之最大消耗電力之總電力P1，但在本實施型態，最好具有 老化裝置1之總電力P2之電力容量，如此可以促進小型 輕量化，也可以謀求省電力化。 而且，在上述之實施型態，無論各DUT之消耗電力 之大小，雖控制成使總電力變成總電力p2，但不限制於 此，即使進行例如具有中間的消耗電力之DUT之消耗電 力與加熱器62之1〇〇%消耗電力所形成之總電力p3之電 力限制亦可。即使該情形，與習知之老化裝置相比，可以 謀求小型輕量化與省電力化。 然而，上述之老化裝置，雖為對各DUT個別地設置 加熱器，直接進行溫度調節，但溫度控制部60之加熱器 62及PT感應器63，在作老化試驗時雖接觸於DUT32，但 當不作老化試驗時，則加熱器62及PT感應器63為非接 觸於DUT32。 從而，加熱器62及PT感應器63與DUT為非接觸狀 態時，可以進行如其次的檢查。首先，在該狀態，接觸溫 度控制塊61、加熱器62、PT感應器63及冷卻液，利用 PT感應^§ 63，藉測量冷卻液的溫度’可以進行PT感應裔 63之故障與精度的檢查。此乃冷卻液之溫度為一定’其溫 16 2〇〇5im 度形成與溫度控制塊61的溫度相同之故。

曰另外’藉PT感應器63’當關閉對加熱器62之通電昉， 測量與當供給一定消耗電力時之溫度差，依 I 以檢測加料62輯線與加熱H電路42的故障等^如可 當關，朝加熱器62的通電時，測出PT感應器63比冷卻 液的溫度較高輯時，可以檢測不進行對電源5G之關閉控 希J此時精加熱器電路42可以進行遮斷來自電源％之 電力供給之處理。 一方面，加熱器62及PT感應器63與DlIT成接觸狀 態時，，加熱器62供給一定電力，藉Ρτ感應器63測量 此時之每一單位時間之溫度變化，藉此，可以求出溫度控 制塊61側與DUT32間之熱接觸電阻。而且，熱接觸電阻 車乂大時，ΡΤ感應器63檢測之每一單位時間之溫度變化變 小。 進一步，在本實施型態，可以檢測元件電源21與 DUT32間之連接器33和連接線等之不良。例如，元件電 源側之各強制電壓(Force Voltage)F+、F_各感測電壓 (Sense Voltage)S+、S·間之電壓差，進一步測量電流測量 部23測量之電流值，在滿足其次公式也就是： (強制電壓一感測電壓)/電流值 > 特定之電阻值 的情形，檢測為連接器33接觸不良。另外，在電流流動， 而強制電壓與感測電壓無差別時，檢測出DUT32與元件 電源21間之感測線為未連接狀態。檢測出此等異常時，試 驗控制部10進行關閉元件電源21之控制。藉此，在流動 17 200540435 大電肌至DUT之老化試驗時，可以防止因連接器等之 觸不良而發熱與燒毁。 接 如以上，關於本發明之老化裝置的狀態診斷方法 ^種被測量元件等進行老化試驗上有用。特別是，適人 為了進行倾使用加熱n進行被晰元件之溫度調整之: 化裝置，作為可以簡易地進行老化裝置陳態診斷。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並

和犯圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 範圍當視後附之申請專纖圍所界定者為準。 …I 【圖式簡單說明】 圖1係緣示本發明之實施形態之老化裝置之 構成之塊圖。 股概要 圖2係繪示圖1所繪示之加熱器電路之詳細構成之 路圖。 节 圖3係說明依據加熱器控制電路產生時間分散電壓 示信號與依據_間分散·指示信號控制加熱器之時^

圖0 、曰J 圖4係繪示依DUT消耗電力之大小DUT之 特性。 又上开 圖5係比較利用加熱器電力限制部進行加熱器電力限 制控制時與習知進行加熱器電力控制時之總電力之圖。又 【主要元件符號說明】 1 :老化裝置 2005纖 10 :試驗控制部 20 ··元件電源單元 21 :元件電源 22 :開關控制部 23 :電流測量部 24 :電壓設定部 25 :電壓測量部

26 :過電壓/過電流檢測值設定部 30 ··測量部 31 :測量板 32 : DUT(被測量裝置） 33 :連接器 40 ··溫度調整單元 41 :溫度測量部 42 :加熱器電路 43 :加熱器控制電路 43a :台 44 :加熱器電力限制部 50 :電源 60 :溫度控制部 61 :溫度控制塊 62 :加熱器 63 : PT感應器 64 :冷卻部 19 200540435 71 :電晶體

72 ： FET 73 :電壓平滑電路 74 :比較器 75 : DA轉換器 D1 :穩壓二極體 D2 :二極體

Rl、R2 ··電阻 L :電感器 C :電容器

Claims (1)

1. 2005雄 十、申請專利範圍： 1. 一種老化裝置的狀熊於齡 時二對進行該老化試驗之:種被·-:其係在老化試驗 熱器及溫度感應II ,控觸加熱=相使其接觸加 測量元件之溫度難，並在該老z I錢力進行前述被 前述老化試驗之老化裝置的狀態診斷；=動狀態中進行 依據接觸於前述各種被測量元 =器之溫度控制塊之前:檢= 壓，進行該老化裝置的狀態診斷。_篁疋件德加電 方法1項所述之老化裳置的狀態診斷 旦元溫度控觀在未接觸於前述各種被測 時之前述溫度感應11之檢測結果，診斷前述 溫度感應器之精度。 、3•如中請專利範圍第1項所述之老化裝f的狀態診斷 方法’、ί中當前述溫度控制塊未接觸於前述各種被測量元 t之狀怨時，依據對前述加熱器之通電關閉時之溫度與對 月'J述加熱裔供給特定電力時之溫度的溫度差，診斷由前述 加熱器的電源至前述加熱器的配線或電路有無障礙。 4·如申請專利範圍第1項所述之老化裝J的狀態診斷 方法’其中當前述溫度控制塊接觸於前述各種被測量元件 之狀態時，檢測施加於前述被測量元件之強制電壓與感測 電壓之電壓差，而且檢測施加電壓之元件部份之電流值， 以两述電流值除前述電壓差之值，判斷是否超過特定之電 21 2005細 阻值，若為超過的情形，則診斷為在 測量元件間之配線或電路產生障礙。1壓源與前述被 5·如申請專利範圍第丨 方法，1中告-p、+、、w & 考化裝置的狀態診斷 /、中田則述溫度控制塊接觸於前述 一 壓ΓΓ於前述被測量元件之強制電壓::測 表日而且檢測施加電壓之元件部份之電流值， 值’餘域至前述元件部份時，且前述 =壓與前述感測電壓沒有電壓差時，_斷為設置 述電壓溽與前述被測量元件間並流動感測電壓之感 未連接狀態。 〜、4馮 22