TW200540436A - Burn-in device - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種對進行老化試驗之各種被測量元 件分別使其接觸加熱器，控制該加熱器之消耗電力進行前 述被測量元件之溫度調整並進行前述老化試驗之老化裝 置。特別疋，關於一種可以謀求省電力化及小型輕量化之 老化裝置。 【先前技術】

近年來，半導體元件隨著高速化、大容量化、多位元 化之進展，多種多樣化也更加進步。對於該半導體元件， 可以利用酿度進行加速試驗之老化(burn_in)試驗。老化試 驗之特彳政係通電於半導體元件之被測量元件(DUT: device un^rtest(被測量裝置))升高溫度，例如，藉⑶晶粒内之 不凡全之金屬接合部之高電阻檢測局部之發熱

，判定DUT 之可靠性等。 【專利文獻1】特開2000-206176號公報。

^但疋，使用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，所以具有無法同時對消耗電 力大幅不同之多數贿進行測試的問題。 π在jb ’雖考慮使加熱器接觸於各dut並進行各dut 肩，，但此時之溫度調整，由於與各之消耗

.二關係地供給加熱器之最大電力 ，所以存在有DUT 彻在較小時不必要的電力消耗，而且老化裝置變重 與大型化的問題。 2005罐 【發明内容】 本發明係鑑於上述諸問題而研發者，其目的在於 -種可以謀求省電力化及小型輕量化的老化裝置。、M、 明之崎成本發社㈣，關於本發 月之老化裝置’其係對進行老化試驗曰一 別使其接觸加鮮，㈣該之^元件分 被測量元件之溫度調整並進行前===， 包括加熱器電力限制控制裝置，該 哭恭/、、政在於 置係對應各種被測量元件之消耗制控制裝 的消耗電力，使前述被測量元件述加熱器 之消耗電力的總電力變成一定。彳私，、别述加熱器 述加熱器電力限制種=之發明中’前 小消耗電力之被測量元元件中具有最 電力的合計電力作為前述總電力電;制器之最大 電力。 刀限制則述加熱器的消耗 另外，關於本發明之老化 述加熱器電力限制裝置係'久述之發明中’前 電力與各加熱器之消耗電各種被測量元件之消耗 每-前述被測量元件進行各'^係’依據該設定内容，對 另外，關於本器之消耗電力的控制。 括電力測量裝置，該電力、、彳旦、置，在上述之發明中，包 測量被測量元件㈣耗電;置係在前述老化試驗之前 置係使时述電相量裝r，，熱&電力限制控制裝 置，貝丨篁之消耗電力作為前述各種 7 ，在上述之發明中， 之溫度控制塊。 ，在上述之發明中，

前

之加熱器電力 。而且，本發 2005編 被測量元件的消耗電力。 、另外，關於本發明之老化裝置 述加熱器係組入-定溫度流體接觸 、、另外，關於本發明之老化裝置 述一疋溫度流體為冷卻流體。 應各種被 :控制，使被測量元件之消耗電力與加執;力 二本特發:較他二特 明如下。 划己口所附圖式，作詳細說 【實施方式】 以下，針對用以實施本發明之最佳形態 控制電路及使用此電路之老化裝置加以說明 明並不限制於本實施形態。 (實施形態） 圖1係!會示本發明之實施形態之老化装置的全體 構成之塊圖。繪示DA變換器之構成塊圖。在圖丨中， 致包括試驗控制部10、元件電源單元2〇、溫^調整單_ 40、測量部30、電源50以及溫度控制部6()^= ‘ ίο係控制統試驗之全ϋ。元件電源單元2()係連接於該 試驗控制部1G對DUT進行電源電壓之輪出及測量。溫^ 8 5讎 二;:几：1系,胁試驗控制部10在老化試驗時進行溫 =ν:Γ30係連接於元件電源單元20配置有 。電源50係連接於溫度調整單元4〇。溫度控 6〇係依f溫度調整單元4〇的控制進行溫度控制。 測量部30具有測量板31及DUT32，DUT32係配置 於測量板31上。DUT32係透過測量板31上之配線及連接 蒸33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1〇的控制，切 換控制部f由元件電源21對DUT32進行施加Vdd、Vss。 兀件電源單元20進一步具有電流測量部23、電壓設定部 24電壓測里部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 10可以瞭解加速試驗時之DUT3 2的狀態。電源電壓Vdd、 Vss專之值係错试驗控制部1 〇可以變更設定。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)感應器63以及冷卻部6‘PT感應器63係將 其輸出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 20054⑽游 卻DUT32的周圍之冷卻液。進行DUT32的溫度調整時， 加熱裔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，形成僅接觸 於溫度控制塊61之狀態。藉此，PT感應器63可以檢測加 熱器62或冷卻液的溫度。 溫度調整單元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= 该加熱斋電力控制部44，係個別控制因應Dut32之、ϋί 電力之加熱器電力。 / 在該老化裝置1，依據試驗控制部1〇之全體控制，由 元件電源單元20對DUT32施加電源電壓，而且^給藉溫 度調整單元40使加熱器62發熱之電力，對DUT32 加熱器62，可以進行DUT32之老化試驗時之溫度調整。 • 此時試驗控制部10透過元件電源單元21取得老化試驗紗 果，而且進行透過溫度調整單元4〇溫度調整。 在此，針對加熱器電路42加以詳細說明。圖2為繪 示加上電源50及加熱器62之加熱器電路之詳細構成電^ 圖。在圖2中，ρ槽之功率FET之FET72係連接於dc48v 之電源50,該FET72藉切換，施mDC48v之脈衝電壓至 加熱器62側。在FET72之閘極與透過電阻R2之地線之間 連接電晶體71。該電晶體71係依照由加熱器控制電路^ 2005觸訟 =之請Μ信鮮之時間分散電壓指示錢作 果可以切換；FET72。具備有維持 ^穩壓二極魏之_係連接於電== ^阻2之間’陰極侧係透過電阻幻連接於電晶體η之 、虽，FET72之閘極間’而且直接連接於膽〗之漏極 當關閉電晶體71時’電源5〇之DC48V施加於間極， T72 I成關閉的狀·，當電晶體打開時，由於穩壓二極 籲體D1之電壓下降，閘極電壓減少，附72變成開的狀態。 p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73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 電路側施加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 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 馨=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 制成比較值變為〇。在此，電壓指示信號為顯示目標之電 壓值之信號，時間分散電壓指示信號係將到達目標之電壓 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 信號，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，亦可以 π 2005讎 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 壓變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DUT32之精確地試驗變 成無法進行，但在本貫施型態，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。 而且，加熱控制電路43係如圖3所繪示，生成時間 分散電壓指示信號進行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藉電流限制時之 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1〇係 或試驗中，依據由溫度測量部41所通知之溫度，將圖$ 所緣不之目標電壓值之電壓指示值輸出至加熱器控 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 （） 之圖3⑹所繪示之日相分散電壓信號，施X =值 結果切換FET72。 电日日遐71，

^ 日不值局如圚j所繪示之「〇V—24V 情形時，生成每-特料間之電壓增減 —」之 間分散電壓指示值’依此生成脈衝信號之時間分丄内二: I cr 12 5讎 號。如此場合’將對應於電壓指示值之時間分散電壓指示 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 開始部分設定於較低電壓值，之後在慢慢地使電壓值增大 至特定值内亦可。也就是，由現在電壓值至目標電壓值之

電壓增減值，只要在特定值以内，則其途中之電壓增減值 可以隨意，使其作函數的變化亦可，使其作程式的變化亦 可0 涊日哥間分政電壓信號若施加於FET72，則藉電壓平整 化電路73可以變換成如圖3((1)所繪示之平整化之類比^ 壓信號，由加熱器62生成對應於該類比電壓信號之電力。 _ -方面’比較H 74係比較舰電壓錢之值與電麗 指示值，將其結果輸出至加熱n控制電路43。加献 電路43係如圖袖_示，當比較器輸出位於高水準日^ 其輸出增大高水準狀態之電壓值之時間 = 號’當位於低水料，進行使其維持現電壓值之控 而且’上述時間分散電壓指示錢，在每_彳= 雌幅雖增減酸，㈣限制於此使作: -特定時間之脈衝幅變化之PWM信號亦可1為3 定之脈衝數，時間分散上較佳。頂使脈如增減-在本實罐號施加於 13 2005働 壓值t會急速地增大’其結果，由於電流不會 :動，^ί ί容器Γ所以對於FET72之電流限制功能 α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、絲’可以盡力地雜對加熱器62之電 力消耗以外之不必要之電力消耗，可以實現省電力 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 耗電力車父大時，盡速地達到目標溫度，在元件消耗電力較 小時，則變成緩慢地達到目標溫度。 但疋，對多種多樣之DUT32同時進行試驗時，需要 考慮以緩慢達到目標溫度者作為基準完成試驗，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 14 2005404¾ 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之最大消 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 行電力測量，依據該電力測量結果，加埶器電力限制部44 即使決㈣應於各DUT之消耗電力之加熱器幻之消耗電 力的限制亦可。 其結果’無淪DUT之消托電力之大小，DUT之消耗 j與加熱$ 62之>肖耗電力之總電力其總電力p2變成 約之溫度的上升係與具#最小消耗電力之_ Μΐΐίιίί之老化裝置的加熱器之消耗電力容量，雖 之最大消耗電力之_之雜電力與加熱器 老化襄置1之總電力P2在本，取好具有 輕量化，也可以謀求省電量，如此可以促進小型 之大:且雖ί:::施型態，無論各DUT之消耗電力 此，即使谁二彳n〜電力變成總電力P2，但不限制於 即使進仃例如具有中間的消耗電力之之消耗電 20〇5 讎 力與加熱器62之100%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6〇之加熱器 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。 鲁 從而’加熱器62及PT感應器63與DUT為非接觸狀 恕日守，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感應器63，藉測量冷卻液的溫度，可以進行感應器 63之故障與精度的檢查。此乃冷卻液之溫度為一定，其溫 度形成與溫度控制塊61的溫度相同之故。 、曰另外，藉ΡΤ感應器63,當關閉對加熱器62之通電時， 測量與當供給一定消耗電力時之溫度差，依據該溫度差可 •=檢測加熱器62的斷線與加熱器電路42的故障等。例如， 當關=朝加熱器62的通電時，測出ΡΤ感應器63比冷卻 液的溫^較高溼度時，可以檢測不進行對電源5〇之關閉控 制。此時，藉加熱器電路42可以進行遮斷來自電 : 電力供給之處理。 μ

At 一方面，加熱器62及PT感應器63與DUT成接觸狀 =’，熱器62供給一定電力’藉Ρτ感應器63測量 此日守之母一單位時間之溫度變化，藉此，可以求出溫度控 16 2005讎 制塊6H則與DUT32間之熱接觸電阻。而且，熱接觸電阻 較大時’ PT感應1 63檢測之每一單位時間之溫度變化變 /J、〇 進一步，在本實施型態，可以檢測元件電源21與 DUT32間之連接H 33和連接線等之不良。例如，元件電 源21侧之各強制電壓(F〇rce ν〇_)]ρ+、F_各感測電壓 (Sense V〇ltage)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—制電壓V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1G進行關閉元件電源21之控制。藉此，在流動 大電抓至DUT之老化試驗時，可以防止因連接器等之接 觸不良而發熱與燒毁。 ’對於各種被測量元 適合作為可以謀求省 如以上，關於本發明之老化裝置 件等進行老化試驗上有用。特別是， 電力化力化及小型輕量化。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，心並』 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之斯 ^範圍内1可作些許之更動與潤飾，因此本發明之伯 軛圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ’、 【圖式簡單說明】 π 〇 置之全體概要 圖1係繪示本發明之實施形態之老化裝 17 5讎 構成之塊圖。 圖2係繪示圖1所繪示之加熱器電路之詳細構成之電 路圖。 圖3係說明依據加熱器控制電路產生時間分散電壓指 示信號與依據該時間分散電壓指示信號控制加熱器之時間 圖。 圖4係繪示依DUT消耗電力之大小DUT之溫度上 特性。 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。 【主要元件符號說明】 1 :老化裝置 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 2 5 ·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 2005讎 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 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 19

Claims (1)

1. 2005m6 十、申請專利範圍： 一 i·一種老化裝置，其係對進行老化試驗之各種被測量 1分別使其接觸加熱器，控制該加熱器之消耗電力，進 仃月ίι述被測置兀件之溫度調整並進行前述老化試驗；其特 包括加熱器電力限制控制裝置，該加熱器電力限制 Γ勒ί置係對應各種被測量元件之消耗電力進行控制前述 ο 力ϋΙίϊΓϊ力，使前述被測量元件之消耗電力與前述 加”、、裔之肩耗電力的總電力變成一定。 力轨it:請專利範圍第1項所述之老化裝置，其中前述 力的合計電力作為前述總C電:器之最大電 力。 刀限制刖述加熱器的消耗電 3·如中請專利範圍第丨或2項所述 刖述加熱器電力限制裳置係預先 化褒置，其中 耗電力與各加熱器 / /各種破測量元件之消 對每-前述綱量元件行 ’依據錢定内容， 4·如申請專利範 包括電力洌量裝置， :曰、述之老化裝置，其中 前測量被測量元件的消:耗電係在前述老化試驗之 前述加熱器電力限制控 ^置測量之消耗電力作為被^述電力測量 力。 叫^件的消耗電 5·如申清專利範圖 圍41或2項所述之老化裝置，其中 20 2〇〇5m6 前述加熱器係組入一定溫度流體接觸之溫度控制塊。 6.如申請專利範圍第5項所述之老化裝置，其中前述 一定溫度流體為冷卻流體。 21