TW200541410A - Power controlling circuit for heater and burn-in device using same - Google Patents

Description

2〇〇54MWc 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於—種可以抑制由加熱器產生之雜訊，進 V可以谋求省電力化之加熱器電力控制雷踗以月蚀田 電路之老化裝置。 ㈣及使用此 【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， :以：用溫度進行加速試驗之老化(burn_in)試驗。老化試 驗之特㈣通1於料氣k_iiUiKDUT: deviee mutest(被測量裝置))升高溫度，例如，藉w晶粒内之 不元全之金屬接合部之高電阻檢測局部之發埶 仍 之可靠性等。 …、 【專利文獻1】特開2000_206176號公報。 但是，使壯熱知老傾置，由於使用加熱器 :贿周邊之環境溫度，所以具有無法同時對消耗電 力大幅不同之多數DUT進行測試的問題。 在此，雖可考慮使加熱器接觸於各DUT並進行各 DU丁之’皿度5周整’但該溫度調整由於隨著溫度變化，所以 頁使用功率FET進行切換控制，依該切換控制產生之雜 几傳達至DUT，因此具有無法精確地進行純試驗 題。 【發明内容】 本發明係鑑於上述諸問題而研發者，其目的在於提供 6 20054W4ac 二種在使用加熱器進行溫度調整並進行老化試驗時，可以 ^低由加熱11傳達之雜訊之加熱ϋ電力控制f路以及使用 此電路之老化裝置。 明之解決上述之課題以達成本發明之目的，關於本發 電壓以盗電力控制電路，其係切換由直流電源所供給之 由义、=控制加熱$之電壓並控制加熱器電力；在切換 電源所供給之電壓之切換電路與前述加: 紹二=:換前述電壓之電壓信號並變換成類比i 現之電壓平整化電路。 之發二卜於本發明之加熱器電力控制電路，係在上述 括·加熱11控制電路’其係依據較之電屢 電路之切換；以及電*比較電: 值；前述加敎mm值與前述類比電®信號之 社果，㈣據雨述電屢比較電路之比較 ’關於本發明之加熱器電力控制電路 換成將該電屋指示;係將雨述電麵示訊號變 定值範圍内作二定時間之增_^^ 前述切換電路。 才日刀政電壓指不信號，並供給 之二卜，：:ΓΓ之加熱器電力控制電路，係在上述 之毛月肀，别述加熱器控制電路 你上述 連續的前述時間分散電壓指 ς又’“表保持與 時間分散電壓指示σ &之關係，此連續的前述 不<55虎對應於前述電壓指示信號之值的變 7 2〇〇54M 級 =電控制電路係參照前述表’生成前述時間 之發明之加熱器電力控制電路，係在上述 間分散電屋It馳係依據關係式生成前述時 間分散電麼指示=之關:此關係式顯示與連續的前述時 指示信號對應於心以=前述時間分細 £ Λ. 4电鋈知不“唬之值的變化量。 之發明中，明之加熱器電力控制電路，係在上述 之脈衝間的時門門^=制電路係生成使具有相同脈衝寬 另外關Γι 時間分散電屢指示信號。 之發明中，前述^明之加熱器電力控制電路’係在上述 述時間分散電^號讀制電路係使用pwm信號作為前 之發S，’^本發明之加熱器電力控制電路，係在上述 之^中，别迷切換電路具有電流限制電路。在这 發明之加熱置，其係具備有關於上述 關於本發明之加ΓΛί 量元件之老化測試。 之老化打，在娜力;^電⑽及❹該電路 加熱器之電壓並控制加轨:::供壓信號’控制 流電源所供給之電壓: 寺’由於在切換由前述直 置平整化前述電壓信號並u = ，設 化電路，遮斷在切換電路整 側’可以發揮抑制連接於加熱器或雜4達 20〇54纖c 物的效果。 另外’關於本發明之加熱器電力控制電路以及使用該 ，路之老化裝置，由於前述電壓指示訊號係作成將該電壓 才曰不仏號之值的增減值抑制於特定值範圍内作為時間分散 之時間分散電壓指示信號，並供給至前述切換電路，所以 可以發揮在電壓平整化電路產生急速地電流增加時，因產 生之切換電路之電流限制功能，可以降低因不完全切換所 產生之電力損失的效果。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 =下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式 細說 明如下。 【實施方式】 明並不限制於本實施形態。 本表 (實施形態） 構成之圖 4〇、測置部30、電源5〇以 度,周正早兀 1〇係控制老化試驗之全體。元^電°試驗控制部 試驗控制部1G對贿進行電係連接於該 調整單元4G係連接於試驗控二^出及測量。溫度 度調整。測量部3"、連接於元件電源== 亍： 20054im〇c DUT32。電源50係連接於溫度調整單元4〇。溫度控制部 60係依據溫度調整單元4〇的控制進行溫度控制。 測量部30具有測量板31及DUT32 ~υτ32係配置 於測量板31上。DUT32係透過測量板31上之配線及連接 器33連接於元件電源單元2〇。元件電源單元％且有元件 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22由元件電源21對DUT32進行絲Vdd、Vss。 元件電源單元2G進-步具有電流測量部23、電壓設定部 24、電壓測量部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、 Vss等之值係藉試驗控制部1〇可以變更設定。其值可保持 於電壓設定部24。過過電錢難奴部％係依據 電流測量部23及電壓測量部25 _量結果，保持判斷是 否有過電壓狀態或過電流狀悲之極限值。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輪出。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64c>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 ό周整單元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62與ΡΤ感應器63係接觸於DUT32，DUT32形成 20054 難。c 直接作溫度驢。t不綺DUT32之溫度調整時，加敛 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4卜加熱器電路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H 63的輸出值測量Ρτ感應器63周圍的溫度。該 加熱器電路4 2係將來自電源5 〇的電力輸出至加熱器6 ^ 該加熱器電力控制部44，係個別控制因應而 電力之加熱器電力。 在》亥老化裝置1 ’依據試驗控制部之全體控制，由 το件電源單元20SDUT32施加電源電壓，而且供給藉溫 度調整單元4〇使加熱n 62發熱之電力，對〇υτ32σ^ς 加熱器62，可輯行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取得老化試驗結 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為緣 不加上電源5G及加熱器62之加熱器電路之詳細構成電路 圖:在圖2中’ p槽之功率FET之fe172係連接於Μ術 之電源50，該FET72藉切換，施加DC48V之脈 加熱器62側。在FET72之問極與透過電阻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43 信號等之時間分散電壓指示信號作切換，結 β 1刀、FET72 °具備有維持—定電壓之穩壓二極體 11 20〇5叫规。

Dl ’该穩屢一極體D1之陽極側係連接於電晶體之集極 與電阻2之間，陰極側係透過電阻R1連接於電晶體71之 射極與FET72之閘極間，而且直接連接於FET72之漏極 側。當關閉電晶體71時，電源50之DC48V施加於閘極， FET72變成關閉的狀態，當電晶體打開時，由於穩壓二極 體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73係具有並聯連接 攀 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43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 φ 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 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轉換為75，使比較器74作數值處理作比較。 12 2005筒 α % 此，上述之加熱器電路42，雖藉切換電路生成之脈 壓，雜訊生成電壓信號，但在本實施型態，在切換電 /、加熱為02間設置電壓平整化電路乃，由於將脈衝電 =換成平整化之類比電壓，所以可以抑制雜訊傳達至加 厂态62側。特別是，在老化試驗時，加熱器與DUT32接 、’在DUT32若雜訊電壓，則對贿32之精確地試驗變 ^無法進行，但在本實施型態，由於來自加熱器62的雜訊 φ 成乎不會發生，所以可以進行準確地老化試驗。 八卫而且，加熱控制電路43係如圖3所繪示，生成時間 刀放電壓指不信號進行FET72之切換，藉急速地電壓變化 抑制產生過電流，利用穩愿二極體D1 #電流限制時之 FET72之不完全切換降低FET72的電力損失。 一如圖3所繪示，首先試驗控制部1〇係在開始試驗時 或試驗中，依據由溫度測量部41所通知之溫度，將圖3(幻 所綠示之目標電麼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3(的 鲁所、”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，電壓指示值為如圖3所繪示之r〇v—24V」之 情形時，生成每一特定時間之電壓增減值為5V以内之時 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示 值之並列預先收納於表43a，取出對應於電壓指示值之時 13 20054 職 c 間分散電壓指不值，使其生成時間分散電壓指示信號亦 可。而且，吋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，例如咖分散電壓指示信號之 開始部分叙於較低電壓值，之後在慢慢地使電壓值增大 至特定值㈣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㈣，則其途巾之電壓增減值 可以隨意’使其作函數的變化亦可，使其作程式的變化亦 可。 該時間分散電壓信號若施加於FET72，則藉電壓平整 化，路73可以變換成如圖3⑷所繪示之平整化之類比電 壓“號，由加熱器62生成對應於該類比電壓信號之電力。 t 一 一方面，比較器74係比較類比電壓信號之值與電壓 才曰不值，將其結果輸出至加熱器控制電路43 哭 電路43係如圖⑽所緣示，當比較器輸出位於高 其輸出增大南水準狀態之電隸之時間分散電壓指示信 號，當位於低水準時，進行使其維持現電壓值之控制。 而且，上述時間分散電壓指示信號，在每一特定時 脈衝幅雖增減-定之脈衝數，但秘制於此，即使為使每 一特定時間之脈衝幅變化之PWM信號亦可。而且，為 避免電壓絲速的上升，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，藉上述時間分散電麼指示信號施加於 =T72 ’電壓值不會急速地增大，其結果，由於電流不合 急速的蓄積於電_ c，_躲FET72之電流限曰 14 20054 W4Jp〇d〇c 失:2變成不完全切換’可以使不完全切換時之電 力相失不會產生。結果，可以盡力㈣ 力消耗以外之不必要之雷六、、占知 _ _ …、。。（^之尾 μ里 電祕’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 大之兀件與消耗電力較少之元件。結果，如圖4所搶示， 在試驗開始時，加熱器62的電力若之消耗電力 • 無關係進行10 0 %之電力供給，則受D U T 3 2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 小時，則變成緩慢地達到目標溫度。 但疋，對多種多樣之DUT32同時進行測試時，需要 考慮以緩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， φ 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，對應於超過具有最小消耗 電力之DUT之消耗電力之DUT，加熱器62之消耗電力係 15 20054 MWoe 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20進 行電力測量，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之消耗電 力的限制亦可。 其結果，無論DUT之消耗電力之大小，DUT之消耗 電力與加熱器62之消耗電力之總電力，其總電力P2變成 一定’ DUT之溫度的上升係與具有最小消耗電力之DUT 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 必須具備具有最大消耗電力之DUT之消耗電力與加熱器 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

20054144^ 謀求小型輕量化與省電力化。 然而，上述之老化梦 加熱器，直接進行溫度調〜，’雖，對各DUT個別地設置 62及pt感應器63，:=，但溫度控制部60之加熱器 當不作老化試驗時，piU f化試驗時雖接觸於而Τ32,但 觸於DUT32。 則加熱器62及PT感應器63為非接 從而，加熱界、。 態時，可以進行：复應器63與DUT為非接觸狀 度控制塊61、力1γ6Γρ先，在嫌態，接觸溫 ΡΤ咸庫哭α … 感應器63及冷卻液，利用 α心心°° 错測量冷卻液的溫度，可以進行ΡΤ成岸哭 63之故障盥籍谇沾认* τ ΛΜ m 匕卜，藉PT感應n 63，當關閉對加熱器62之通電時， 1:、—ϊ—α肖耗電力時之溫度差，依據該溫度差可 以人測加熱n 62⑽線與加熱器電路42的故障等。例如， 當關閉朝加熱器62的通電時’測出PT感應器63比冷卻 液的溫”度時，可以檢測不進行對電源50之關閉控 制。此时，藉加熱器電路42可以進行遮斷來自電源50之 電力供給之處理。 & 一方面，加熱器62及ΡΤ感應器63與DUT成接觸狀 悲時，，加熱器62供給一定電力，藉ΡΤ感應器63測量 此時之母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 較大日守ΡΤ感應為63檢測之每一單位時間之溫度變化變 17 2 Ο Ο 5 4il i4{lfQc

進一步，在本貫施型態，可以檢測元件電源21與 DUT32間之連接杰33和連接線等之不良。例如，元件電 源21側之各強制電壓(F〇rce铺㈣料、卜各感測電壓 (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 大電々il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。 如以上，關於本發明之加熱器電力控制電路及 電路之老化裝置，對於半導體元件等進行老化試^上= 用。特別是、，树用加熱H進行溫度觀且進行老化試驗 時’適合作為可以降低由加熱器傳來之雜訊。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然Α並非 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發 ： 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。Χ …隻 【圖式簡單說明】 置之全體概要 圖1係繪示本發明之實施形態之老化裝 構成之塊圖。 18 20054娜 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係說明依據加熱為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’肖耗電力之大小DUT之溫度上升 特性。 圖5係比較利用加熱f電力限制部進行加熱器電力限 制控制時與習知進行加熱杰電力控制時之總電力之圖。 【主要元件符號説明】 1 :老化裝置 1〇 :試驗控制部 20 :元件電源單元 21 ··元件電源 22 :切換控制部 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 3〇 :測量部 31 :測量板 32 : DUT(被測量裝置） 33 :連接器 4〇 :溫度調整單元

20054_OC 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 Φ 62 :加熱器 63 : PT感應器 64 :冷卻部 71 :電晶體

72 ： FET 73 :電壓平整化電路 74 ·•比較器 75 : DA轉換器 φ D1 :穩壓二極體 D2 :二極體 Rl、R2 :電阻 L :電感器 C :電容器 20

Claims (1)

1. 200541細。c 十、曱晴專利範圍： 1·-種加熱器電力控制電路，其係 供，信號，控制加熱器之電壓並控制加 在^由前述直流電源所供给之電 置平整化切換前述電壓之電壓信=變 俠成舰屯私,號之電壓平整化電路。 路，其專利_第1項所述之加熱器電力控制電 前述:依據特定之電壓指示信號控制 述類;=值其:r前述電壓指示信號之值與前 結果電路係依據前糊比較電路之比較 3.如申心=之切換並控制前述加熱器電力。 路，其中；第2項所述之加熱器電力控制電 成將該電>1指^1 = , _將前述電壓指示訊號變換 值範圍内作時門之Γ特定時間之增減值抑制於特定 述切換電路 奴時間分散電㈣示信號，並供給前 路’其中第3項所述之加熱器電力控制電 續的前述‘八具備有表’該表保持與連 間分散電示信號之關係侧^ 量；以及 仏虎對應於前述電麼指示信號之值之變化 21 200541410 J7149pif.doc 散電控制電路係參照前述表，生成前述時間分 路，其中前電3路：:之加熱器電力控制電 分散指示_之‘此與連續的前述時間 電力心一 ;脈衝寬之脈衝間_間隔;= 電力控制!i專，：J3:5項中任-項所述之加熱器 號作為前述時·器控制電路係使用歸則言 電二ί:專=二項中任-項所述之加熱器 之老化測試。、之加熱為電力控制電路，進行被測量元件 22