WO2005076020A1 - Verfahren und vorrichtung zum erfassen eines temperaturabhängigen betriebsparameters eines bauelementes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erfassen eines temperaturabhängigen betriebsparameters eines bauelementes Download PDF

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WO2005076020A1
WO2005076020A1 PCT/DE2005/000162 DE2005000162W WO2005076020A1 WO 2005076020 A1 WO2005076020 A1 WO 2005076020A1 DE 2005000162 W DE2005000162 W DE 2005000162W WO 2005076020 A1 WO2005076020 A1 WO 2005076020A1
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WO
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test
electronic component
temperature
component
pulse
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PCT/DE2005/000162
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Inventor
Marko Matz
Jörg WALBRACHT
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2832—Specific tests of electronic circuits not provided for elsewhere
    • G01R31/2836—Fault-finding or characterising
    • G01R31/2849—Environmental or reliability testing, e.g. burn-in or validation tests
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/32—Compensating for temperature change

Definitions

  • the invention relates to a test method for detecting a temperature-dependent operating parameter of an electronic component according to the preamble of claim 1 and a test device for executing the test method.
  • the term electronic component includes both a single electronic element in a circuit, for example a diode, a transistor, a resistor and the like circuit element, and an element composed of a total of integrated individual circuit elements, for example an element arranged on a chip integrated circuit, understood.
  • a single electronic element in a circuit for example a diode, a transistor, a resistor and the like circuit element
  • an element composed of a total of integrated individual circuit elements for example an element arranged on a chip integrated circuit, understood.
  • the adherence to certain values or ranges of values of a number of electronic operating parameters of the electronic components used must be guaranteed over a larger temperature range in order to ensure trouble-free operation of the circuits and devices sure. It is therefore necessary to check the quality of the electronic components, in particular with regard to their temperature stability.
  • test method that enables a simple check of the operating parameters of electronic components at the expected operating temperatures and is to be used in the context of a serial production process. Furthermore, a test device for executing the test method must be specified.
  • the electronic component is subjected directly to electrical energy and is heated to an expected operating temperature by a power loss that arises in the process, and a temperature-dependent operating parameter is subsequently measured.
  • the basic idea of the method according to the invention takes advantage of the fact that the temperature-dependent behavior of many electronic components can only be achieved by the inside of the component. is actually present temperature and is hardly determined by the ambient temperature of the component or a circuit or a circuit board. This internal temperature is determined by the power loss generated in the electronic component and converted into heat and also depends on the prevailing ambient temperature.
  • the method according to the invention uses the internal heating generated by a power loss in the electronic component in order to heat the component to be tested to the expected operating temperature. Then the operating status of the
  • the method is suitable for room temperature.
  • the method is particularly suitable for components, circuits with high self-heating, which work in normal operation in pulsed operation (e.g. power amplifiers in mobile radio).
  • the electronic component is therefore heated in a pulsed mode by applying at least one test pulse that increases the temperature of the component to the expected operating temperature. According to the time constant determined by the thermodynamic properties of the component, the latter has a sufficient time for its heating.
  • the pulse mode has, in particular, a pulse-pause ratio that is matched to the expected operating temperature of the component. This takes advantage of the fact that the thermal constants of an electronic component, in particular its thermal capacity, become too characteristic
  • a dependent length of a pulse applied to the electronic component in connection with a time interval for the subsequent measurement of the operating parameters of the electronic component thus ensures that sufficient internal heating of the electronic component to the expected operating temperature is is made.
  • the test pulse is in particular longer than the control pulse (burst) occurring in normal operation in order to achieve a higher temperature of the semiconductor (barrier layer ...) under factory test conditions.
  • the heating and measurement of the electronic component described is applied to each component generated in a large number within a production line.
  • the test method thus tests each electronic component running in a production line one after the other.
  • the customary state-of-the-art random measurements of the electronic components manufactured are completely eliminated and are replaced by a complete inspection of each individual electronic component.
  • test method expediently has the method sequence described below.
  • the electronic component is fed to a test device.
  • the electronic component is contacted in an electrode arrangement.
  • an electrical current which causes the internal heating of the electronic component in particular a test pulse, is applied to the electronic component via the electrode arrangement.
  • a test parameter characterizing the operating state of the electronic component is measured.
  • the electronic component is then decontacted and finally removed from the test device in a last step.
  • a classification of the tested component in particular a sorting out of a defective electronic component, can expediently be carried out according to the quality criteria assigned to the measured test parameters.
  • the test process is thus supplemented by a quality selection for the entirety of the tested electronic components.
  • test method described can expediently be used in a first application example to determine a possible maximum power of a power amplifier.
  • the power amplifier in particular its central circuit, is heated with a test pulse in accordance with the method steps described, and the operating parameters characterizing the power amplifier are then measured.
  • test method described and the test device described can be used for a selective selection of multi-stage power amplifiers with power outputs that are differently dependent on the temperature in the case of individual specimens at low powers.
  • This application creates a possibility to assess the functionality of multi-stage power amplifiers under the conditions of an operating temperature.
  • the aim is to replace the power control with a set system. For this, knowledge of the temperature behavior is necessary, especially for small outputs (specimen scatter).
  • a test device for executing the test method has a measuring station with an assigned energy application device and a parameter measuring device and furthermore a transport device which feeds and removes the electronic components to the measuring station and a control unit which controls the operation of the test device.
  • the test device is thus for automatic feeding of electronic components to the measuring station and automatic removal of the electronic components from the
  • Measuring station executed, the control and monitoring of the Operation of the test device is carried out by the control unit.
  • At least one electrode arrangement which automatically contacts the electronic component when it enters the measuring station and is electrically conductively connected to the energy application device is provided in the measuring station.
  • the electrode arrangement fixes the electronic component in the measuring station and serves to apply the test pulse to the electronic component.
  • a sorting switch switched by the control device can be arranged, which separates the electronic component depending on a determined test result.
  • the test of the electronic component carried out by the test device is thus advantageously supplemented by a selection of the component tested.
  • test method according to the invention and the test device according to the invention will now be explained in more detail on the basis of exemplary embodiments using figures. Show it:
  • Fig. 2 comparative representations of a power loss time and a temperature-time diagram of an electronic component in a burst mode and during the execution of the test method
  • 3 shows an exemplary embodiment of a test device
  • 4 shows an exemplary embodiment of a measuring station.
  • FIG. 1 shows a thermal equivalent circuit diagram of a semiconductor component to explain the method according to the invention. In the event of an electrical power loss
  • Ptot internal heating of the electronic component to a temperature Tl results in a temperature gradient with respect to a lower ambient temperature T2. This causes a flow of heat from the heated interior of the component to a cooler environment.
  • the thermal properties of the electronic component are essentially determined by the thermal conductivity and the thermal capacity of the electronic component. These thermodynamic variables depend locally on various structures in the electronic component and can be assigned to them. In the simplest case, these are electrically conductive areas or an insulation layer surrounding these areas, the electrically conductive area having a different thermal conductivity or a different heat capacity than the enveloping insulation layer. Such conditions exist, for example, in the case of a simple isolated ohmic resistor.
  • the different thermal structures correspond to certain transition or barrier layers between differently doped regions, which decisively determine the operating properties of the semiconductor element and whose temperature-dependent electronic parameters are to be checked.
  • the thermal conductivity corresponds to a thermal resistance which is primarily dependent on the location within the component.
  • stood R which can be described as a series connection of local individual thermal resistances Rl, R2, ... Rcase. These can each be assigned to characteristic areas of the electronic component. In particular, these are the mentioned transition layers between differently doped semiconductor regions or electrically conductive and electrically insulating layers.
  • the heat capacity assigned to these local areas is taken into account in the thermal equivalent circuit diagram in the form of the thermal resistances Rl, R2, ... Rcase connected in parallel local thermal capacities Cl, C2, ... Ccase, which in connection with the thermal resistances for each form respective sections of the semiconductor component thermal characteristic RC elements.
  • the temperature gradient between the temperature T1 inside the electronic component and the ambient temperature T2 after switching off the process leading to heating equalizes in the same way as a discharge behavior of an electrical capacitor with a time constant determined by the thermal parameters of the thermal RC elements , whereby a number of different temperatures occur on the individual thermal RC elements.
  • the amplitudes or the time lengths of an electrical current flow or an electrical voltage applied in the form of a test pulse can be selected such that the temperatures at the individual thermal RC elements and in particular the temperature Tcase at the thermal element identified by Rcase and Ccase RC element remain in a certain temperature corresponding to the expected operating temperature of the electronic component for a sufficiently long time. During this time interval, the electronic parameters of the local area which characterizes the operating state of the component can be measured and checked under an operating temperature.
  • the electronic parameters of the component for example charge carrier and impurity concentrations in the relevant areas of the transition and barrier layers characterized by Rcase and Ccase and the associated breakdown voltages and current-voltage characteristics and thus its temperature-dependent electronic properties correspond to the operating parameters available under operating conditions.
  • FIG. 2 shows an example of the course of the time-dependent power loss of a power amplifier, in particular a semiconductor chip which determines the operating properties of the power amplifier and is characterized in FIG. 1 by an Rcase or a Ccase, in the case of regular burst operation under operating conditions in the form of a curve shape A. in comparison with a curve profile B.
  • the latter shows the time profile of a power loss under test conditions in which the power amplifier was heated with the previously mentioned test pulse.
  • FIG. 2 shows in the diagram below a temporal temperature profile of the semiconductor chip which is related to the loss power emitted by the power amplifier. This temperature profile corresponds to the temperature designated Tcase in FIG. 1.
  • the course of the curve C corresponds to a temperature development which arises during regular burst operation under operating conditions.
  • the curve D results from the application of the test pulse described above.
  • the two curves A, B and C, D are arbitrarily shifted parallel to one another in the ordinate direction.
  • test time a time interval referred to as "test time” in both diagrams
  • the power losses of the semiconductor chip match under the operating conditions of the regular burst operation and under the test conditions of the test pulse.
  • Tcase measured on the semiconductor chip on the basis of the curve profiles C and D.
  • FIG. 3 shows in connection with FIG. 4 an exemplary embodiment of a test device.
  • This has a measuring station 10, to which a test pulse generating device 20 and a parameter measuring device 30 are assigned as an exemplary energy application device.
  • the measuring station 10 essentially has a contacting frame 11 which moves in the vertical direction in connection with a sample holder 12.
  • Successive individual electronic components 40 are essentially continuously fed to the measuring station from the left by means of a transport device 50 and removed on the right side of the measuring station.
  • the removal section of the transport device 50 is divided into a first transport path 51 and a second transport path 52, each of which discharges a first subset 53 of tested electronic components 40 or a second subset 54 of tested electronic components 40.
  • any conveyor devices in particular conveyor belts, car chains, screw conveyors and the like, can be used as the transport device 50, which devices provide a sufficiently precise, individual and orderly device. enable transport of the electronic components 40.
  • the transport device 50 is formed by a conveyor belt indicated schematically here, which is moved by a schematically indicated drive device 55.
  • the specific embodiment of the drive device 55 depends on the respective embodiment of the transport device. Expediently, however, the drive device 55 is designed such that the conveying speed of the transport device can be regulated by a control unit 60 and / or permits step-by-step operation.
  • the control unit 60 controls the operation of the measuring station 10, the test pulse generating device 20 and the parameter measuring device 30 as well as the transport processes of the transport device 50 on the supply and removal side of the measuring station and thus in particular also the transport of the electronic components on the transport routes 51 and 52 further outputs control signals to a sorting switch 70 connected downstream of the measuring station in order to selectively assign the tested electronic components to the transport routes 51 or 52 and thus to the subsets 53 or 54.
  • the process sequence is explained below by way of example using a test procedure on a semiconductor chip 41 used in GSM networks as part of a power amplifier with burst operation.
  • the GSM mobile radio standard defines, for example, a burst operation for a pulse duration of 577 ⁇ s with a pulse-pause ratio of 1: 8 for such a power amplifier.
  • the time constants corresponding to the thermal equivalent circuit diagram from FIG. 1 for thermal heating of the power amplifier are in the range of a few milliseconds. Under these circumstances, thermal heating due to the power loss of the semiconductor chip contained in the power amplifier can be achieved, for example, by exposing it to a test pulse which is applied to the pulse with a pulse-pause ratio greater than 1: 8
  • Semiconductor chip is created. This can take place, for example, in the measuring station shown in FIG. 4.
  • the semiconductor chip 41 is introduced into the measuring station by the transport device and subsequently anchored in the sample support 12 by a vertical downward movement of the contacting frame 11.
  • the test chip is applied to the semiconductor chip via contact points which are expediently distributed over the circumference of the contacting frame 11, with the internal heating of the semiconductor chip being brought about.
  • control unit 60 separates the test pulse generating device 20 from the contacting frame 11 after the test pulse has elapsed and connects the contacting frame 11 to the parameter measuring device 30.
  • the input or changed signal sequence can then be compared by the parameter measuring device 30, in particular by an amplification factor determined between the two signals, which characterizes the quality of the semiconductor chip.
  • a determination of a maximum output of the power amplification or an assessment of the power outputs to be expected from multi-stage power amplifiers at different operating temperatures of the tested semiconductor chip is possible in different ways.
  • temporally successive input signals with increasing amplitude are applied to the semiconductor chip within the test time defined by FIG. 2 and the amplified test signals applied to the output of the semiconductor chip are registered.
  • the amplification ratios achieved between the test signal and the output signal are assessed with regard to the linearity between the amplitude of the test signal at the input of the semiconductor chip and the amplitude of the test signal at the output of the semiconductor chip.
  • the amplitude or duration of the test pulses generated by the test pulse generating device can also be changed, and in connection therewith the internal heating of the tested semiconductor chip 41 can be increased. The influence on the parameter measurement signals resulting from this increased heating can thus be determined by the parameter measurement device.
  • test cycles in each of which a first test pulse characterized by a first amplitude and a first duration is applied to the semiconductor chip 41 via the contacting frame 11 and the electronic parameters of the semiconductor chip are subsequently measured as described. Then a further test pulse with a higher amplitude and / or a longer period of time is then sent to the
  • test pulse is generally in the range of a few milliseconds and the test time according to FIG. 2 usually has approximately the same duration, numerous successive test cycles also lead to a maximum total time of less than 100 ms and extend the overall duration of the Test process only to a reasonable extent.
  • the contacting frame 11 is lifted vertically and the semiconductor chip 41 is released from the sample holder 12.
  • test pulse and the measurement cycles carried out in connection with the electronic parameter measurement are specified by the control unit 60.
  • control unit 60 can have a number of means for changing the measuring cycles in a manner suitable for the electronic components to be tested.
  • test pulse and parameter measurement programs for ohmic resistors, transistors, diodes, other types of semiconductor chips and integrated circuits and the like electronic components can be stored in advance in the control unit. These test pulse and parameter measurement programs enable the test device to be flexibly adapted to the electronic components to be tested in each case.
  • the values of the measured electronic parameters are transmitted from the parameter measuring device 30 to the control unit 60 and are compared there with stored target values, for example predetermined gain factors, ohmic resistance values, voltage or current values or characteristic curve shapes and the like target values.
  • the control unit 60 can contain, in a setpoint database, the parameters specified for the type of electronic component being tested as a predetermined setpoint value.
  • the control unit 60 outputs a switching signal to the sorting switch 70 which, on the basis of this signal, routes the component under test to one of the two transport routes 51 and 52 and thus a selection of the tested components depending on the determined test result and assigning the electronic components to one of the subsets 53 or 54.
  • a first tested semiconductor chip can be assigned to the subset 54 as an electronic component with the quality characteristic “faulty” due to an amplification factor below a predetermined desired value and can be separated out by the transport path 52.
  • the selection criteria for the target / actual comparison carried out in the control unit between measured component parameters and predefined target parameters can be graduated in any desired manner, in particular in connection with the previously mentioned two-dimensional assessment of the electronic component. So any quality gradation, for example in an electronic component with the quality characteristic one. first, second or third choice can be realized.
  • the sorting switch is designed to load a correspondingly expanded number of downstream transport routes.
  • the control unit 60 can determine the conveying speed of the electronic components by means of controlling access to the drive devices 55 of the feed or discharge sections of the transport device 50, thus reacting flexibly to a changed throughput of the test device and a jam of the electronic components or an unnecessary one Prevent the test device from idling by switching off or changing the conveying speed.
  • counting devices or comparable sensors registering the quantity of electronic components passing through the test device can be provided at largely any point within the test device, and send corresponding messages about the current throughput of the test device to the supplying or the removal side of the measuring station 10 Transmit control unit 60.
  • Test methods for realizing software performance control in a mobile device can be used.
  • the apparatus of the test device described above is replaced by a test program installed in the mobile terminal.
  • the test program generates at predetermined time intervals or as a result of an operating state of the mobile terminal defined as a defect state, for example a missing response to a repeated transmission of a GSM registration signal or a discharge rate of the internal accumulator of the terminal which is judged to be inappropriately high, a test pulse which effects internal heating of an electronic component arranged in the mobile terminal, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • a defect state for example a missing response to a repeated transmission of a GSM registration signal or a discharge rate of the internal accumulator of the terminal which is judged to be inappropriately high
  • a test pulse which effects internal heating of an electronic component arranged in the mobile terminal, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • This can be done, for example, within an amplifier circuit in the transmit / receive component of the terminal or in the voltage regulation of the battery component localized electronic component, in particular an integrated circuit.
  • the internal heating of the component can be brought about, for example, by temporarily setting an increased transmission power of the antenna component through the test program, which leads to a briefly increased power loss of the components located in the transmission / reception component of the terminal.
  • an electronic component assigned to the voltage supply for example the electrical resistance value of a variable resistor or the current flow flowing through a transistor can be changed such that this increased current flow leads to heating of the electronic component.
  • a subsequent diagnostic pulse generated by the test program which can be, for example, a defined data sequence, in particular a special transmission signal, or a signal of defined intensity, is then addressed to the component of the terminal device containing the electronic component. This is carried out, for example, by the test software outputting a predefined character string to the transmission / reception component of the terminal and checking the correct storage of the character string after the transmission / reception component has run through.
  • the proper function of the mobile terminal or the resistance of the relevant component of the mobile terminal to loads can be determined, faults and overloads being avoided or error diagnoses being carried out.
  • test method and the test device were illustrated using an exemplary embodiment, it should be emphasized that the exemplary embodiment is only illustrative but not one restrictive character. Any extensions, changes or omissions can be made in the course of professional action without changing the basic idea underlying the invention. For further possible unfolding features, reference is made to the subclaims.

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Abstract

Prüfverfahren zum Erfassen eines temperaturabhängigen Betriebsparameters eines elektronischen Bauelements, welches insbesondere im normalen Anwendungsfall pulsförmig betrieben wird, wobei das Bauelement direkt mit elektrischer Energie beaufschlagt und durch eine dabei entstehende Verlustleistung auf eine zu erwartende Betriebstemperatur erwärmt und nachfolgend der temperaturabhängige Betriebsparameter gemessen wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERFASSEN EINES TEMPERATURABHÄNGIGEN BETRIEBSPARAMΞTERS EINES BAUELEMENTES
Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zum Erfassen eines temperaturabhängigen Betriebsparameters eines elektronischen Bauelementes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Prüfvorrichtung zum Ausführen des Prüfverfahrens.
Im Folgenden wird unter dem Begriff des elektronischen Bauelementes sowohl ein einzelnes elektronisches Element in einer Schaltung, beispielsweise eine Diode, ein Transistor, ein Widerstand und dergleichen Schaltungselement, als auch ein aus einer Gesamtheit von integrierten einzelnen Schaltungselementen aufgebautes Element, beispielsweise ein auf einem Chip angeordneter integrierter Schaltkreis, verstanden. Bei zahlreichen technischen Anwendungen, in denen elektronische Schaltungen, insbesondere Halbleiterschaltungen, eingesetzt werden, muss die Einhaltung bestimmter Werte bzw. Wertebereiche einer Reihe von elektronischen Betriebsparametern der eingesetzten elektronischen Bauelemente über einen größe- ren Temperaturbereich gewährleistet sein, um einen störungsfreien Betrieb der Schaltungen und Geräte sicherzustellen. Damit ist eine qualitätssichernde Überprüfung der elektronischen Bauelemente, insbesondere in Hinblick auf deren Temperaturstabilität, notwendig.
In der Regel ist jedoch ein fertigungsbegleitender Test der Bauelemente unter den während des Betriebs zu erwartenden und teilweise beträchtlich über der Raumtemperatur liegenden Umgebungstemperaturen nicht möglich, so dass deren Eigenschaf- ten vor allem bei hohen Umgebungstemperaturen durch stichprobenartige Messungen ermittelt werden müssen. Eine serienmäßige Überwachung der Hochtemperatureigenschaften der Bauelemen- te ist bislang nur indirekt durch Messungen bei niedrigeren Temperaturen, insbesondere bei Raumtemperatur, möglich.
Zum Sicherstellen der geforderten Qualitätsziele bei der Fer- tigung der Bauelemente muss somit eine entsprechende Redundanz während der Qualitätstests vorgesehen werden, wobei eine hohe Restunsicherheit in Hinblick auf die Betriebssicherheit der elektronischen Bauelemente bei den tatsächlichen Betriebstemperaturen bleibt. Dies ist insbesondere bei Halblei- terelementen im hohen Leistungsbereich, der mit zum Teil beträchtlichen Betriebstemperaturen verbunden ist, sehr nachteilig.
Es besteht somit die Aufgabe, ein Prüfverfahren anzugeben, das in einfacher Weise eine Überprüfung von Betriebsparametern elektronischer Bauelemente bei den zu erwartenden Betriebstemperaturen ermöglicht und im Rahmen eines seriellen Fertigungsprozesses einzusetzen ist. Weiterhin ist eine Prüfvorrichtung zum Ausführen des Prüfverfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrensaspekts durch ein Prüfverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Vorrichtungsaspektes durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die jeweiligen ünteran- sprüche enthalten vorteilhafte bzw. zweckmäßige Ausgestaltungen und Erweiterungen des erfindungsgernäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung.
Erfindungsgemäß wird das elektronische Bauelement direkt mit elektrischer Energie beaufschlagt und durch eine dabei entstehende Verlustleistung auf eine zu erwartende Betriebstemperatur erwärmt und nachfolgend ein temperaturabhängiger Betriebsparameter gemessen.
Der Grundgedanke des erfindungsgernäßen Verfahrens nutzt den Umstand, dass das temperaturabhängige Verhalten vieler elektronischer Bauelemente nur durch die im Inneren des Bauele- ments tatsächlich vorliegende Temperatur und kaum durch die Umgebungstemperatur des Bauelements bzw. einer Schaltung oder einer Leiterplatte bestimmt wird. Diese innere Temperatur wird durch die im elektronischen Bauelement erzeugte und in Wärme umgesetzte Verlustleistung bestimmt und hängt zudem von der vorliegenden Umgebungstemperatur ab. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die durch eine Verlustleistung in dem elektronischen Bauelement erzeugte innere Erwärmung, um das zu prüfende Bauelement auf die zu erwartende Betriebstemperatur zu erwärmen. Anschließend wird ein den Betriebszustand des
Bauelementes charakterisierender Betriebsparameter vermessen. Das Verfahren ist für Raumtemperatur geeignet.
Das Verfahren eignet sich speziell für Bauelemente, Schaltun- gen mit hoher Eigenerwärmung, die im normalen Betriebsfall im Pulsbetrieb arbeiten (z.B. Leistungsverstärker im Mobilfunk).
In einer zweckmäßigen Ausführungsform des Prüfverfahrens wird daher das elektronische Bauelement in einem Pulsbetrieb durch Anlegen mindestens eines die Temperatur des Bauelementes auf die zu erwartende Betriebstemperatur steigernden Testpulses erwärmt. Dieser weist eine gemäss der durch die thermodynami- schen Eigenschaften des Bauelementes festgelegten Zeitkonstanten für dessen Erwärmung ausreichende Zeitdauer auf.
Der Pulsbetrieb weist insbesondere ein auf die zu erwartende Betriebstemperatur des Bauelementes abgestimmtes Puls-Pause- Verhältnis auf . Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass die thermischen Konstanten eines elektronischen Bauelementes , insbesondere dessen Wärmekapazität, zu charakteristischen
Zeitkonstanten in der zeitabhängigen Erwärmung des Bauelementes führen . Eine davon abhängige Länge eines an das elektronische Bauelement angelegten Pul ses in Verbindung mit einem Zeitintervall für die nachfolgende Messung der Betriebspara- meter des elektronischen Bauelementes stellt somit sicher, dass eine ausreichende innere Erwärmung des elektronischen Bauelementes bis auf die zu erwartende Betriebstemperatur si- chergestellt wird. Der Testimpuls ist insbesondere länger als der im normalen Betrieb auftretende Regelpuls (Burst) , um eine höhere Temperatur des Halbleiters (Sperrschicht...) unter Fabriktestbedingungen zu erreichen.
In einer vorteilhaften Ausbildung des Prüfverfahrens wird die beschriebene Erwärmung und Vermessung des elektronischen Bauelements auf jedes in einer Vielzahl innerhalb einer Fertigungslinie erzeugter Bauelemente angewendet . Das Prüfverfah- ren testet somit nacheinander jedes in einer Fertigungslinie hindurchlaufende elektronische Bauelement. Die nach dem Stand der Technik üblichen Stichprobenmessungen der gefertigten elektronischen Bauelemente entfallen vollständig und werden durch eine lückenlose Prüfung jedes einzelnen elektronischen Bauelementes ersetzt.
Zweckmäßigerweise weist das Prüfverfahren den nachfolgend beschriebenen Verfahrensablauf auf.
In einem ersten Verfahrensschritt wird das elektronische Bauelement einer PrüfVorrichtung zugeführt. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Kontaktieren des elektronischen Bauelementes in einer Elektrodenanordnung, ∑m Anschluss daran wird ein die innere Erwärmung des elektronischen Bauelementes bewirkender elektrischer Strom, insbesondere ein Testpuls über die Elektrodenanordnung an das elektronische Bauelement angelegt. Danach wird ein den Betriebszustand des elektronischen Bauelementes charakterisierender Prüfparameter gemessen. Das elektronische Bauelement wird dann dekontaktiert und schließlich in einem letzten Schritt aus der Prüfvorrichtung entnommen.
Zweckmäßigerweise kann in Verbindung mit dem Entnehmen des elektronischen Bauelementes eine Klassifizierung des geprüf- ten Bauelementes, insbesondere ein Aussortieren eines schadhaften elektronischen Bauelementes, nach den gemessenen Prüfparametern zugeordneten Qualitätskriterien ausgeführt werden. Der Prüfvorgang wird somit um eine Qualitätsselektion über die Gesamtheit der geprüften elektronischen Bauelemente ergänzt .
Zweckmäßigerweise kann in einem ersten Anwendungsbeispiel das beschriebene Prüfverfahren zum Ermitteln einer möglichen Maximalleistung eines Leistungsverstärkers angewendet werden. Der Leistungsverstärker, insbesondere dessen zentraler Schaltkreis, wird entsprechend den beschriebenen Verfahrens- schritten mit einem Testpuls erwärmt, und im Anschluss werden die den Leistungsverstärker kennzeichnenden Betriebsparameter gemessen.
Weiterhin können in einem weiteren Anwendungsbeispiel das be- schriebene Prüfverfahren und die beschriebene Prüfvorrichtung zu einer selektiven Auswahl mehrstufiger Leistungsverstärker mit bei Einzelexemplaren bei geringen Leistungen unterschiedlich von der Temperatur abhängigen Leistungsabgaben angewendet werden. Mit dieser Anwendung wird eine Möglichkeit ge- schaffen, die Funktionsfähigkeit mehrstufiger Leistungsverstärker unter den Bedingungen einer Betriebstemperatur zu beurteilen. Um Bauteile zu sparen, wird angestrebt, die Leistungsregelung durch ein gestelltes System zu ersetzen. Dazu ist die Kenntnis des Temperaturverhaltens, insbesondere bei kleinen Leistungen (Exemplarstreuungen) notwendig.
Eine Prüfvorrichtung zum Ausführen des Prüfverfahrens weist einen Messplatz mit einer zugeordneten Energiebeaufschlagungseinrichtung und einer Parametermesseinrichtung und wei- terhin eine die elektronischen Bauelemente dem Messplatz zuführenden und abführenden Transporteinrichtung und eine den Betrieb der Prüf orrichtung steuernde Steuereinheit auf. Die Prüfvorrichtung ist somit für ein selbsttätiges Zuführen elektronischer Bauelemente zu dem Messplatz und einem selbst- tätigen Entnehmen der elektronischen Bauelemente von dem
Messplatz ausgeführt, wobei die Steuerung und Überwachung des Betriebs der PrüfVorrichtung von der Steuereinheit ausgeführt wird.
In dem Messplatz ist mindestens eine das elektronische Bau- element beim Eintritt in den Messplatz selbsttätig kontaktierende Elektrodenanordnung vorgesehen, die elektrisch leitend mit der Energiebeaufschlagungseinrichtung verbunden ist. Die Elektrodenanordnung bewirkt eine Fixierung des elektronischen Bauelements in dem Messplatz und dient dem Anlegen des Test- pulses an das elektronische Bauelement.
Zusätzlich kann auf der Entnahmeseite des Messplatzes in der Transporteinrichtung eine von der Steuereinrichtung geschaltete Sortierweiche angeordnet sein, die das elektronische Bauelement in Abhängigkeit von einem festgestellten Prüfergebnis aussondert. Die von der Prüfvorrichtung ausgeführte Prüfung des elektronischen Bauelementes wird somit in vorteilhafter Weise um eine Selektion des geprüften Bauelementes ergänzt .
Das erfindungsgemäße Prüfverfahren und die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung sollen nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes thermisches Ersatzschaltbild für ein durch eine thermische Verlustleistung erwärmtes elektronisches Bauelement,
Fig. 2 vergleichende Darstellungen eines Verlustleistungs- Zeit- und eines Temperatur-Zeit-Diagramms eines elektronischen Bauelementes in einem Burst-Betrieb und während der Ausführung des Prüfverfahrens und
Fig. 3 eine beispielhafte Ausführungsform einer Prüfvorrichtung, Fig. 4 eine beispielhafte Ausführungsform eines Messplatzes.
Fig. 1 zeigt ein thermisches Ersatzschaltbild eines Halbleiterbauelementes zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfah— rens . Bei einer infolge einer elektrischen Verlustleistung
Ptot erfolgenden inneren Erwärmung des elektronischen Bauelementes auf eine Temperatur Tl stellt sich bezüglich einer niedrigeren Umgebungstemperatur T2 ein Temperaturgefälle ein . Dadurch wird ein Wärmefluss vom erwärmten Inneren des Bauele— mentes zu kühleren Umgebung hervorgerufen.
Die thermischen Eigenschaften des elektronischen Bauelementes, insbesondere der durch das Material des Bauelementes, bewirkte Wärmetransport und die innerhalb des Bauelementes hervorgerufene Erwärmung, werden im wesentlichen durch die thermische Leitfähigkeit und die Wärmekapazität des elektronischen Bauelementes bestimmt. Diese thermodynamischen Größen hängen lokal von verschiedenen Strukturen in dem elektronischen Bauelement ab und können diesen zugeordnet werden. Im einfachsten Fall sind dies elektrisch leitende Bereiche bzw. eine diese Bereiche umgebende Isolationsschicht, wobei der elektrisch leitende Bereich eine andere thermische Leitfähigkeit bzw. eine andere Wärmekapazität als die umhüllende Isolationsschicht aufweist. Derartige Verhältnisse liegen zum Beispiel bei einem einfachen isolierten Ohmschen Widerstand vor.
Bei Halbleiterbauelementen entsprechen die unterschiedlichen thermischen Strukturen gewissen Übergangs- bzw. Sperrschich- ten zwischen unterschiedlich dotierten Bereichen, die die Betriebseigenschaften des Halbleiterelementes maßgeblich bestimmen und deren temperaturabhängige elektronische Parameter zu prüfen sind.
Die thermische Leitfähigkeit entspricht in dem in Fig. 1 gezeigten thermischen Ersatzschaltbild einem, vornehmlich vom Ort innerhalb des Bauelementes abhängigen thermischen Wider- stand R, der sich als eine Reihenschaltung lokaler einzelner thermischer Widerstände Rl, R2, ... Rcase beschreiben lässt . Diese können jeweils charakteristischen Bereichen des elektronischen Bauelementes zugeordnet sein. Insbesondere sind dies die erwähnten Übergangsschichten zwischen unterschiedlich dotierten Halbleiterbereichen bzw. elektrisch leitenden und elektrisch isolierenden Schichten.
Die diesen lokalen Bereichen zugeordnete Wärmekapazität wird in dem thermischen Ersatzschaltbild in Form von den thermischen Widerständen Rl, R2, ... Rcase parallel geschalteten lokalen thermischen Kapazitäten Cl, C2, ... Ccase berücksichtigt, die in Verbindung mit den thermischen Widerständen jeweils für die jeweiligen Abschnitte des Halbleiterbauelements thermische charakteristische RC-Glieder bilden.
Unter diesen Bedingungen gleicht sich das Temperaturgefälle zwischen der Temperatur Tl im Inneren des elektronischen Bauelementes und der Umgebungstemperatur T2 nach Abschalten des zur Erwärmung führenden Vorgangs analog zu einem Entladever— halten eines elektrischen Kondensators mit einer durch die thermischen Parameter der thermischen RC-Glieder festgelegten Zeitkonstante aus, wobei sich eine Reihe verschiedener Temperaturen an den einzelnen thermischen RC-Gliedern einstellen .
Die Amplituden bzw. die zeitlichen Längen eines in Form eines Testpulses angelegten elektrischen Stromflusses bzw. einer elektrischen Spannung können so gewählt werden, dass die Temperaturen an den einzelnen thermischen RC-Gliedern und insbe- sondere die Temperatur Tcase an dem durch Rcase und Ccase gekennzeichneten thermischen RC-Glied hinreichend lange in einem gewissen, der zu erwartenden Betriebstemperatur des elektronischen Bauelementes entsprechenden Temperatur verbleiben. Während dieses Zeitintervalls können die elektroni— sehen Parameter des den Betriebszustand des Bauelementes kennzeichnenden lokalen Bereichs quasi unter einer Betriebstemperatur vermessen und geprüft werden. In diesem Fall kann mit hinreichender Sicherheit davon ausgegangen werden, dass die elektronischen Parameter des Bauelements, beispielsweise Ladungsträger- und Störstellenkonzent- rationen in den betreffenden, durch Rcase und Ccase gekennzeichneten Bereichen der Übergangs- und Sperrschichten und die damit zusammenhängenden Durchbruchspannungen und Strom- Spannungskennlinien und somit dessen temperaturabhängige elektronische Eigenschaften den unter Einsatzbedingungen vor- liegenden Betriebsparametern entsprechen.
Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Verlauf der zeitabhängigen Verlustleistung eines Leistungsverstärkers, insbesondere eines die Betriebseigenschaften des Leistungsverstärkers be- stimmenden, in Fig. 1 mit einem Rcase bzw. einem Ccase charakterisierten Halbleiterchips, bei einem regulären Burst- betrieb unter Einsatzbedingungen in Form eines Kurvenverlaufs A im Vergleich mit einem Kurvenverlauf B. Letzterer zeigt den zeitlichen Verlauf einer Verlustleistung unter Prüfbedingun- gen, bei denen der Leistungsverstärker mit dem vorher erwähnten Testpuls erwärmt wurde.
Weiterhin zeigt Fig. 2 in dem darunter angeordneten Diagramm einen mit der durch den Leistungsverstärker abgegebenen Ver- lustleistung zusammenhängenden zeitlichen Temperaturverlauf des Halbleiterchips. Dieser Temperaturverlauf entspricht der in Fig. 1 mit Tcase bezeichneten Temperatur.
In dem Temperatur-Zeit-Diagramm entspricht der Kurvenverlauf C einer Temperaturentwicklung, die sich bei einem regulären Burstbetrieb unter Einsatzbedingungen einstellt. Der Kurvenverlauf D ergibt sich durch das Anlegen des vorhergehend beschriebenen Testpulses.
Aus Gründen der besseren Unterscheidbarkeit sind die beiden Kurvenverlaufe A, B bzw. C, D in Ordinatenrichtung parallel zueinander willkürlich verschoben. Es ist jedoch ersichtlich, dass innerhalb eines in beiden Diagrammen als "Prüfzeit" bezeichneten Zeitintervalls sowohl die Verlustleistungen des Halbleiterchips unter den Einsatzbedingungen des regulären Burstbetriebs, und unter den Prüfbedingungen des Testpulses übereinstimmen. Die gleiche Übereinstimmung zeigt auch die auf dem Halbleiterchip gemessene Temperatur Tcase anhand- der Kurvenverläufe C und D. Gemäß der in Verbindung mit Fig. 1 erfolgten Beschreibung stimmen somit in diesem zeitlichen Intervall die elektronischen Eigenschaften des Halbleiterchips während des Prüfvorgangs mit den unter Einsatzbedingungen zu erwartenden Eigenschaften überein.
Fig. 3 zeigt in Verbindung mit Fig. 4 eine beispielhafte Ausführungsform einer PrüfVorrichtung. Diese weist einen Mess- platz 10 auf, dem als beispielhafte Energiebeaufschlagungseinrichtung eine Testpuls-Erzeugungseinrichtung 20 und eine Parametermesseinrichtung 30 zugeordnet sind. Der Messplatz 10 weist im wesentlichen einen sich in vertikaler Richtung bewegenden Kontaktierungsrahmen 11 in Verbindung mit einer Pro- benhalterung 12 auf.
Aufeinander folgende einzelne elektronische Bauelemente 40 werden im wesentlichen kontinuierlich mittels einer Transporteinrichtung 50 von links kommend dem Messplatz zugeführt und auf der rechten Seite des Messplatzes entnommen. Der Entnahmeabschnitt der Transporteinrichtung 50 ist in diesem Ausführungsbeispiel in einen ersten Transportweg 51 und einen zweiten Transportweg 52 geteilt, die jeweils eine erste Teilmenge 53 geprüfter elektronischer Bauelemente 40 bzw. eine zweite Teilmenge 54 geprüfter elektronischer Bauelemente 40 abführen .
Als Transporteinrichtung 50 können an sich beliebige Fördereinrichtungen, insbesondere Transportbänder, Wagenketten, Förderschnecken und dergleichen Vorrichtungen verwendet werden, die einen ausreichend präzisen, vereinzelnden und ord- nenden Transport der elektronischen Bauelemente 40 ermöglichen.
In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Transporteinrichtung 50 durch ein hier schematisch angedeutetes Förderband gebildet, das durch eine schematisch angedeutete Antriebseinrichtung 55 bewegt wird. Die konkrete Ausführungsform der Antriebseinrichtung 55 richtet sich nach der jeweiligen Ausführungsform der Transporteinrichtung. Zweckmä- ßigerweise ist die Antriebseinrichtung 55 jedoch so ausgebildet, dass die Fördergeschwindigkeit der Transporteinrichtung von einer Steuereinheit 60 geregelt werden kann und/oder einen Schrittbetrieb erlaubt.
Die Steuereinheit 60 steuert den Betrieb des Messplatzes 10, der Testpuls-Erzeugungseinrichtung 20 und der Parametermesseinrichtung 30 sowie die Transportvorgänge der Transporteinrichtung 50 auf der Zufuhr- und Entnahmeseite des Messplatzes und damit insbesondere auch den Transport der elektronischen Bauelemente auf den Transportwegen 51 und 52. Sie gibt weiterhin Steuersignale an eine dem Messplatz nachgeschaltete Sortierweiche 70 aus, um eine selektive Zuordnung der geprüften elektronischen Bauelemente auf die Transportwege 51 oder 52 und damit zu den Teilmengen 53 oder 54 zu bewirken.
Der Verfahrensablauf wird nachfolgend beispielhaft anhand eines Prüfvorgangs an einem in GSM-Netzen verwendeten Halbleiterchip 41 als Bestandteil eines Leistungsverstärkers mit Burstbetrieb erläutert. Durch den GSM-Mobilfunkstandard ist für einen derartigen Leistungsverstärker beispielhaft ein Burstbetrieb für eine Pulsdauer von 577 μs mit einem Puls- Pause-Verhältnis von 1:8 festgelegt. Je nach Ausführungsform des Leistungsverstärkers und insbesondere des Chips liegen die dem thermischen Ersatzschaltbild aus Fig. 1 entsprechen- den Zeitkonstanten für eine thermische Erwärmung des Leistungsverstärkers im Bereich von einigen Millisekunden. Eine thermische Erwärmung infolge der Verlustleistung des in dem Leistungsverstärker enthaltenen Halbleiterchips kann beispielsweise unter diesen Umständen dadurch erreicht werden, indem dieser einem Testpuls ausgesetzt wird, der mit einem größer als 1:8 ausgeführten Puls-Pause-Verhältnis an den
Halbleiterchip angelegt wird. Dies kann beispielsweise in dem in Fig. 4 gezeigten Messplatz erfolgen. Der Halbleiterchip 41 wird durch die Transporteinrichtung in den Messplatz eingeführt und nachfolgend durch eine vertikale Abwärtsbewegung des Kontaktierungsrahmens 11 in der Probenauflage 12 verankert. Über zweckmäßig über den Umfang des Kontaktierungsrahmens 11 verteilte Kontaktierungsstellen wird der Halbleiterchip mit dem Testpuls beaufschlagt, wobei die innere Erwärmung des Halbleiterchips bewirkt wird.
Nachfolgend werden die elektronischen Parameter des Halbleiterchips 41 ebenfalls unter Verwendung des Kontaktierungsrahmens 11 vermessen. Dazu trennt die Steuereinheit 60 die Testpuls-Erzeugungseinrichtung 20 von dem Kontaktierungsrahmen 11 nach dem zeitlichen Verstreichen des Testpulses und verbindet den Kontaktierungsrahmen 11 mit der Parameter-Messeinrichtung 30.
Diese führt eine Messung der relevanten elektronischen Para- meter des Halbleiterchips während der in Fig. 2 bezeichneten Prüfzeit aus, indem beispielsweise über eine Reihe erster Kontaktierungen des Kontaktierungsrahmens 11 eine erste elektrische Signalfolge auf die entsprechenden Eingangsanschlüsse des Halbleiterchips 41 eingegeben und eine zweite durch den Halbleiterchip 41 veränderte Signalfolge über Ausgangsanschlüsse des Halbleiterchips und entsprechende zweite Kontaktierungen des Kontaktierungsrahmens ausgelesen wird. Die eingegebene bzw. veränderte Signalfolge können anschließend durch die Parametermesseinrichtung 30 insbesondere durch einen zwischen beiden Signalen ermittelten Verstärkungsfaktor verglichen werden, der die Qualität des Halbleiterchips charakterisiert . In Verbindung damit ist eine Ermittlung einer Maximalleistung der Leistungsverstärkung oder eine Beurteilung der zu erwartenden Leistungsabgaben mehrstufiger Leistungsverstärker bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen des geprüften Halbleiterchips auf unterschiedliche Weise möglich.
Bei einer ersten Ausführungsform des Prüfverfahrens werden innerhalb der durch die Fig. 2 definierten Prüfzeit durch die Parametermesseinrichtung zeitlich aufeinander folgende Eingangssignale mit jeweils zunehmender Amplitude an den Halbleiterchip angelegt und die am Ausgang des Halbleiterchips anliegenden verstärkten PrüfSignale registriert. Die dabei erzielten Verstärkungsverhältnisse zwischen Prüf- und Aus- gangssignal werden hinsichtlich der Linearität zwischen der Amplitude des Prüfsignals am Eingang des Halbleiterchips und der Amplitude des Prüfsignals am Ausgang des Halbleiterchips beurteilt .
Weiterhin können auch die von der Testpuls-Erzeugungseinrichtung generierten Testpulse in ihrer Amplitude bzw. Dauer verändert und in Verbindung damit die innere Erwärmung des geprüften Halbleiterchips 41 gesteigert werden. Der durch diese gesteigerte Erwärmung resultierende Einfluss auf die Parame- termesssignale kann somit durch die Parametermesseinrichtung festgestellt werden.
Bei dieser Variante können beispielsweise zwei oder mehrere Prüfzyklen ausgeführt werden, bei denen jeweils ein erster, durch eine erste Amplitude und eine erste Dauer charakterisierter Testpuls über den Kontaktierungsrahmen 11 an den Halbleiterchip 41 angelegt und nachfolgend die elektronischen Parameter des Halbleiterchips wie beschrieben vermessen werden. Anschließend wird dann ein weiterer Testpuls mit einer höheren Amplitude und/oder einer längeren Zeitdauer an den
Halbleiterchip angelegt und der Halbleiterchip 41 erneut vermessen . Da die Länge des Testpulses im allgemeinen im Bereich von einigen Millisekunden liegt und die Prüfzeit gemäß Fig. 2 für gewöhnlich in etwa die gleiche Dauer aufweist, führen auch zahlreiche, aufeinander folgende Prüfzyklen zu einer maximalen Gesamtzeit von weniger als 100 ms und verlängern die Gesamtdauer des Prüfprozesses nur in einem durchaus vertretbaren Maß .
Es versteht sich, dass die Veränderung des angelegten Testpulses mit der beschriebenen Veränderung des Parametermesssignals in geeigneter Weise kombiniert werden kann, wobei sich dadurch die Möglichkeit zu einer "zweidimensionalen" Ka- tegorisierung der geprüften Halbleiterchips 41 hinsichtlich einer Temperaturstabilität und einer bei einer vorliegenden Temperatur gegebenen maximalen Leistungsverstärkung ergibt.
Nach Abschluss des Prüfvorgangs wird der Kontaktierungsrahmen 11 vertikal abgehoben und der Halbleiterchip 41 aus der Pro- benablage 12 freigegeben.
Die Gestaltung des Testpulses und der in Verbindung mit der elektronischen Parametermessung ausgeführten Messzyklen, insbesondere die zeitliche Länge und Amplitude des Testpulses und die Art und Weise der an dem elektronischen Bauelement ausgeführten Messung, wird durch die Steuereinheit 60 vorgegeben. Es ist einsichtig, dass die Steuereinheit 60 eine Reihe von Mitteln aufweisen kann, um die Messzyklen in einer für die zu prüfenden elektronischen Bauelemente geeigneten Weise abzuändern. So können beispielsweise Testpuls- und Parametermessprogramme für Ohmsche Widerstände, Transistoren, Dioden, weitere Arten von Halbleiterchips und integrierten Schaltungen und dergleichen elektronische Bauelemente vorab in der Steuereinheit gespeichert sein. Diese Testpuls- und Parame- termessprogramme ermöglichen eine flexible Anpassung der Betriebsweise der PrüfVorrichtung auf die jeweils zu prüfenden elektronischen Bauelemente. Die Werte der gemessenen elektronischen Parameter werden von der Parametermesseinrichtung 30 an die Steuereinheit 60 übermittelt und dort mit gespeicherten Sollwerten, beispielsweise vorgegebenen Verstärkungsfaktoren, Ohmschen Widerstandswerten, Spannungs- oder Stromstärkewerten bzw. Kennlinienformen und dergleichen Sollwerte verglichen. Die Steuereinheit 60 kann zu diesem Zweck in einer Sollwertdatenbank die für die Art des jeweils geprüften elektronischen Bauteils vorgegebe- nen Parameter als eine vorab gegebene Sollwertmenge enthalten .
Im Ergebnis des Vergleichs zwischen den gemessenen Parametern des geprüften Bauelements und den vorgegebenen Sollwerten gibt die Steuereinheit 60 ein Schaltsignal an die Sortierweiche 70 aus, die aufgrund dieses Signals das geprüfte Bauelement auf eine der beiden Transportwege 51 bzw. 52 leitet- und somit eine Auswahl der geprüften Bauelemente in Abhängigkeit vom ermittelten Prüfergebnis und eine Zuordnung der elektro- nischen Bauelemente zu einer der Teilmengen 53 oder 54 vornimmt. So kann beispielsweise ein erster geprüfter Halbleiterchip aufgrund eines unter einem vorgegebenen Sollwert liegenden Verstärkungsfaktors der Teilmenge 54 als ein elektronisches Bauelement mit dem Qualitätsmerkmal "fehlerhaft" zu- gewiesen werden und durch den Transportweg 52 ausgesondert werden.
Es ist zu erwähnen, dass die Auswahlkriterien für den in der Steuereinheit ausgeführten Soll/Ist-Vergleich zwischen gemes- senen Bauelementeparametern und vorgegebenen Sollparametern in jeder gewünschten Weise, insbesondere in Verbindung mit der vorhergehend erwähnten zweidimensionalen Beurteilung des elektronischen Bauelementes, abgestuft sein können. So kann jede beliebige Qualitätsabstufung, beispielsweise in ein elektronisches Bauelement mit dem Qualitätsmerkmal einer. ersten, zweiten oder dritten Wahl verwirklicht werden. In diesem Fall ist die Sortierweiche zum Beschicken einer entsprechend erweiterten Anzahl nachgeschalteter Transportwege ausgeführt.
Die Steuereinheit 60 kann über einen steuernden Zugriff auf die Antriebseinrichtungen 55 der zu- bzw. abführenden Abschnitte der Transporteinrichtung 50 die Fördergeschwindigkeit der elektronischen Bauelemente festlegen, somit flexibel auf einen veränderten Durchsatz der Prüfvorrichtung reagieren und einen Stau der elektronischen Bauelemente bzw. einen un- nötigen Leerlauf der Prüfvorrichtung durch ein Abschalten oder Verändern der Fördergeschwindigkeit verhindern. Dazu können an weitgehend beliebiger Stelle innerhalb der Prüfvorrichtung Zähleinrichtungen oder vergleichbare, die Menge der durch die Prüfvorrichtung laufenden elektronischen Bauelemen- te registrierende Sensoren vorgesehen sein, die entsprechende Meldungen über den momentanen Durchsatz der Prüfvorrichtung an der zuführenden bzw. der Entnahmeseite des Messplatzes 10 an die Steuereinheit 60 übermitteln.
Bei einem weiteren Anwendungsbeispiel kann das beschriebene
Prüfverfahren zum Realisieren einer Softwareleistungsregelung in einem mobilen Endgerät genutzt werden. Hierbei wird die vorhergehend beschrieben Apparatur der Prüfvorrichtung durch ein in dem mobilen Endgerät installiertes Prüfprogramm er- setzt.
Das Prüfprogramm erzeugt bei diesem Ausführungsbeispiel in vorab festgelegten zeitlichen Abständen oder infolge eines als ein Defektzustand definierten Betriebszustandes des mobi- len Endgerätes, beispielsweise einer fehlenden Antwort auf ein wiederholtes Senden eines GSM-Einbuchungssignals oder einer als unangemessen hoch beurteilten Entladungsrate des internen Akkumulators des Endgerätes, einen Prüfpuls, der eine entsprechend der Figuren 1 und 2 erfolgende innere Erwärmung eines in dem mobilen Endgerät angeordneten elektronischen Bauelements bewirkt. Die kann beispielsweise ein innerhalb eines Verstärkerschaltkreises in der Sende/Empfangskomponente des Endgerätes oder in der Spannungsregelung der Akkumulatorkomponente lokalisiertes elektronisches Bauelement, insbesondere ein integrierter Schaltkreis, sein. Die innere Erwärmung des Bauelementes kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, indem durch das Prüfprogramm vorübergehend eine erhöhte Sendeleistung der Antennenkomponente eingestellt wird, die zu einer kurzzeitig erhöhten Verlustleistung der in der Sende/Empfangskomponente des Endgerätes lokalisierten Bauelemente führt. Zum Prüfen eines der Spannungsversorgung zugeordne- ten elektronischen Bauelementes kann beispielsweise der elektrische Widerstandswert eines veränderlichen Widerstandes oder der durch einen Transistor fließende Stromfluss so geändert werden, dass dieser erhöhte Stromfluss zu einer Erwärmung des elektronischen Bauelementes führt.
Ein nachfolgender, durch das Prüfprogramm erzeugter Diagnosepuls, der beispielsweise eine festgelegte Datenfolge, insbesondere ein besonderes Sendesignal, oder ein Signal festgelegter Intensität, sein kann, wird dann an die das elektroni- sehe Bauelement enthaltende Komponente des Endgerätes adressiert. Dies wird beispielhaft dadurch ausgeführt, indem die Prüfsoftware an die Sende/Empfangskomponente des Endgeräts eine vorab festgelegte Zeichenkette ausgibt und die ordnungsgemäße Speicherung der Zeichenkette nach einem Durchlaufen der Sende/Empfangskomponente überprüft.
Im Ergebnis einer durch das Prüfprogramm erfolgenden Beurteilung des veränderten Diagnosesignals kann die ordnungsgemäße Funktion des mobilen Endgerätes, bzw. die Widerstandsfähig- keit der betreffenden Komponente des mobilen Endgeräts gegenüber Belastungen ermittelt werden, wobei Störungen und Überlastungen vermieden oder Fehlerdiagnosen ausgeführt werden können .
Obwohl das Prüfverfahren und die Prüfvorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt wurden, ist zu betonen, ' dass das Ausführungsbeispiel nur illustrativen, aber keinen ein- schränkenden Charakter trägt. Es können im Rahmen fachmännischen Handelns beliebige Erweiterungen, Veränderungen oder Weglassungen erfolgen, ohne den der Erfindung zugrundeliegenden Grundgedanken zu verändern. Für weitere mögliche ausges- faltende Merkmale wird auf die Unteransprüche verwiesen.
Bezugszeichenliste
10 Messplatz
11 Kontaktierungsrahmen 12 Probenablage
20 Testpuls-Erzeugungseinrichtung
30 Parametermesseinrichtung
40 elektronisches Bauelement, allgemein
41 beispielhafter Halbleiterchip 50 Transporteinrichtung
51, 52 Transportweg
53, 54 Teilmenge geprüfter elektronischer Bauelemente
55 Antriebseinrichtung
60 Steuereinheit 70 Sortierweiche
A Verlustleistung bei regulärem Burstbetrieb
B Verlustleistung bei Testpuls
C Temperatur bei regulärem Burstbetrieb
D Temperatur bei Testpuls Rl, R2 thermischer Widerstand
Cl, C2 thermische Kapazität
Tl innere, höhere Temperatur
T2 niedrigere Umgebungstemperatur
Tcase Temperatur am elektronisch relevanten Bereich des Bauelements
Rcase thermischer Widerstand am elektronisch relevanten Bereich des Bauelements
Ccase thermische Kapazität am elektronisch relevanten Bereich des Bauelements Ptot in Wärme umgesetzte Verlustleistung des Bauelements

Claims

Patentansprüche
1. Prüfverfahren zum Erfassen eines temperaturabhängigen Betriebsparameters eines elektronischen Bauelements, welches insbesondere im normalen Anwendungsfall pulsförmig betrieben wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Bauelement direkt mit elektrischer Energie beaufschlagt und durch eine dabei entstehende Verlustleistung auf eine zu erwartende Betriebstemperatur erwärmt und nachfolgend der temperaturabhängige Betriebsparameter gemessen wird.
2. Prüfverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das elektronische Bauelement in einem Pulsbetrieb durch Anlegen mindestens eines Testpulses erwärmt wird.
3. Prüfverfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Pulsbetrieb ein auf die zu erwartende Betriebstemperatur des elektronischen Bauelementes abgestimmtes Puls-Pause-- Verhältnis bzw. eine entsprechende Pulsdauer, die insbesondere länger als der Burst im Regulärbetrieb ist, aufweist.
4. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Erwärmung und Vermessung auf jedes in einer Vielzahl innerhalb einer Fertigungslinie erzeugter elektronischer Bau- elemente angewendet wird.
5. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Verfahrensschritte: - Zuführen des elektronischen Bauelements an eine Prüfvorrichtung, - Kontaktieren des elektronischen Bauelementes in einer • Elektrodenanordnung,
- Anlegen eines eine innere Erwärmung des elektronischen Bauelementes bewirkenden elektrischen Stromes, insbesondere ei- nes Testpulses, über die Elektrodenanordnung,
- Messen eines den Betriebszustand des elektronischen Bauelementes charakterisierenden Prüfparameters,
- Dekontaktieren des elektronischen Bauelementes,
- Entnehmen des elektronischen Bauelementes aus der Prüfvor- richtung.
6. Prüfverfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Verbindung mit dem Entnehmen des elektronischen Bauelemen- tes eine Klassifizierung des geprüften Bauelementes entsprechend dem gemessenen Prüfparameter zugeordneten Qualitätskriterien, insbesondere ein Aussondern schadhafter elektronischer Bauelemente, ausgeführt wird.
7. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Ausführung zum Ermitteln einer möglichen Maximalleistung eines Leistungsverstärkers.
8. Prüfverfahren nach Anspruch 7, zur selektiven Auswahl mehrstufiger Leistungsverstärker mit bei Einzelexemplaren bei geringen Leistungen unterschiedlich von der Temperatur abhängiger Leistungsabgaben.
9. Prüfvorrichtung zum Ausführen eines Messverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Messplatz (10) mit einer zugeordneten Energiebeaufschlagungseinrichtung (20) und einer Parametermesseinrichtung (30), eine die elektronischen Bauelemente (40) dem Messplatz zuführende und von diesem abführende Transporteinrichtung (50) und eine den Betrieb der Prüfvorrichtung steuernde Steuereinheit (60) .
10. Prüfvorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Energiebeaufschlagungseinrichtung (20) eine in dem Messplatz (10) angeordnete, das elektronische Bauelement (40) bei einem Eintritt in den Messplatz selbsttätig kontaktierende Elektrodenanordnung in elektrisch leitender Verbindung mit einer Testpuls-Erzeugungseinrichtung (20) aufweist.
11. Prüf orrichtung nach Anspruch 9 oder 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine auf der Entnahmeseite des Messplatzes (10) in der Trans- porteinrichtung (50) angeordnete, von der Steuereinheit (60) geschaltete Sortierweiche (70) zum Aussondern des geprüften elektronischen Bauelements (40) in Abhängigkeit von einem festgestellten Prüfergebnis des Parameters.
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AL Designated countries for regional patents

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121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
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