WO2005121823A1 - バーンイン装置の状態診断方法 - Google Patents

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Kazumi Kita
Tadahiro Kurasawa
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Advantest Corporation
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Definitions

  • the present invention provides a heater and a temperature sensor that are in contact with various devices under test to be subjected to the burn-in test during a burn-in test, and controls the power consumption of the heater to adjust the temperature of the device under test.
  • the present invention relates to a method for diagnosing the state of a burn-in device that performs the burn-in test while performing the test.
  • DUT device under test
  • LSI chip local heat generation due to high resistance at an incomplete metal junction in an LSI chip is detected. Judgment of the reliability of the D UT, etc.
  • Patent Document 1 JP-A-2000-206176
  • the present invention has been made in view of the above, and provides a burn-in device state diagnosis method capable of easily performing a burn-in device state diagnosis in order to protect a burn-in device using a heater.
  • the purpose is to provide.
  • a state diagnosis method of a burn-in device is configured such that, at the time of a burn-in test, heaters are provided for various devices to be measured that perform the burn-in test. And a temperature sensor, and controls the power consumption of the heater to control the temperature of the device under test while performing the burn-in test while performing a state diagnosis of the burn-in apparatus while the burn-in apparatus is in operation.
  • the diagnostic method the detection result of the temperature sensor in the temperature control block having each heater and the temperature sensor that comes into contact with the various devices under test, the power consumption of the heater, and the power consumption of the various devices under test.
  • the state of the burn-in device is diagnosed based on the applied voltage.
  • the temperature control block may be based on a detection result of the temperature sensor in a state where the temperature control block does not contact the various devices to be measured. The accuracy of the temperature sensor is diagnosed.
  • the temperature control block when the temperature control block is in a state where it does not come into contact with the various devices to be measured, power is supplied to the heater. Based on a temperature difference between a temperature when the heater is turned off and a temperature when a predetermined electric power is applied to the heater, it is characterized in that it is diagnosed whether there is a failure in a wiring or a circuit from the power supply of the heater to the heater.
  • the condition is applied to the device under test when the temperature control block is in contact with the various devices under test.
  • a voltage difference between the force voltage and the sense voltage is detected, a current value of a device portion to which the voltage is applied is detected, and whether a value obtained by dividing the voltage difference by the current value exceeds a predetermined resistance value is determined. Is determined, and if it exceeds, it is diagnosed that a failure has occurred in the wiring or circuit between the voltage source and the device under test.
  • the state is applied to the device under test when the temperature control block is in contact with the various devices under test.
  • the voltage difference between the force voltage and the sense voltage is detected, and the current value of the device to which the voltage is applied is detected.
  • a sense voltage is provided between the voltage source and the device under test. Diagnosing that the sense line is not connected is characterized.
  • a heater and a temperature sensor are brought into contact with various devices under test for performing the burn-in test during the burn-in test, and the power consumption of the heater is controlled.
  • the heater and the temperature sensor are arranged when the various devices under test are not in contact with the heaters and the temperature sensors.
  • the temperature sensor detects the temperature of the temperature control block with which the constant temperature fluid comes into contact with the temperature sensor, and diagnoses whether the temperature sensor is normal or not based on the detection result.
  • the contact state or non-contact state between the device under test and the heater and temperature sensor is used to It can perform status diagnosis easily, so the effect that it is possible to prevent the failure of the burn-in apparatus.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of a burn-in device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a heater circuit shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a time chart illustrating generation of a time-dispersion voltage instruction signal by a heater control circuit and heater control by the time-dispersion voltage instruction signal.
  • FIG. 4 is a diagram showing a temperature rise characteristic of a DUT depending on a magnitude of DUT power consumption.
  • FIG. 5 is a diagram comparing the total power in the case where the heater power limiting control is performed by the heater power limiting unit and in the case where the conventional heater power control is performed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of a burn-in device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a DA converter.
  • the burn-in device 1 is mainly composed of a test control unit 10 for controlling the entire burn-in test, and a device connected to the test control unit 10 for outputting a power supply voltage to the DUT 32, measuring the power supply voltage, and the like.
  • Temperature adjustment unit 40 connected to power supply unit 20 and test control unit 10 to perform temperature adjustment during burn-in test, measurement unit 30 connected to device power supply unit 20 where DUT 32 is arranged, and connected to temperature adjustment unit 40 It has a power supply 50 and a temperature control unit 60 that performs temperature control under the control of the temperature adjustment unit 40.
  • the measurement unit 30 has a measurement board 31 and a DUT 32, and the DUT 32 is arranged on the measurement board 31.
  • the DUT 32 is connected to the device power supply unit 20 via the wiring on the measurement board 31 and the connector 33.
  • the device power supply unit 20 includes a device power supply 21 and an on / off control unit 22. Under the control of the test control unit 10, the on / off control unit 22 controls the power supply voltage Vdd, Vss from the device power supply 21 to the DUT 32. Is applied.
  • the device power supply unit 20 further includes a current measuring unit 23, a voltage setting unit 24, a voltage measuring unit 25, and an overvoltage / overcurrent detection value setting unit 26.
  • the test control unit 10 can know the state of the DUT 32 during the acceleration test based on the values measured by the current measurement unit 23 and the voltage measurement unit 25.
  • the values of the power supply voltages Vdd, Vss and the like can be variably set by the test control unit 10, and the values are held in the voltage setting unit 24.
  • the overvoltage / overcurrent detection value setting section 26 is in an overvoltage state or an overcurrent state based on the measurement results of the current measurement section 23 and the voltage measurement section 25.
  • the threshold for judging is kept. When the threshold value is exceeded, the on / off control unit 22 determines that an overvoltage state or an overcurrent state is present, and lowers or cuts off the output of the power supply voltage by the device power supply 21. This threshold is variably set by the test control unit 10.
  • a temperature control block 61 is provided with a heater 62, a PT (platinum resistance) sensor 63, and a cooling section 64.
  • the PT sensor 63 outputs its output value to the temperature adjustment unit 40 side, and the heater 62 is controlled by the temperature adjustment unit 40 to be energized when the temperature rises.
  • the cooling part 62 allows a cooling liquid for cooling the periphery of the DUT 32 to pass therethrough.
  • the heater 62 and the PT sensor 63 are physically separated from the DUT 32 and are in contact with only the temperature control block 61. Thereby, the PT sensor 63 can detect the temperature of the heater 62 or the coolant.
  • the temperature adjustment unit 40 includes a temperature measurement unit 41 that measures the temperature around the PT sensor 63 based on an output value from the PT sensor 63, and a heater circuit 4 2 that outputs power from the power supply 50 to the heater 62. , And a heater power limiting unit 44 for individually controlling the heater power according to the power consumption of the DUT 32.
  • the burn-in apparatus 1 Under the overall control of the test control unit 10, a power supply voltage is applied from the device power supply unit 20 to the DUT 32, and the heater 62 is controlled by the temperature adjustment unit 40. Is supplied, and the heater 62 contacts the DUT 32 to perform temperature adjustment during the burn-in test of the DUT 32. At this time, the test control unit 10 acquires the result of the burn-in test via the device power supply unit 21 and adjusts the temperature via the temperature adjustment unit 40.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a heater circuit to which a power supply 50 and a heater 62 are added.
  • a FET 72 which is a p-channel power FET, is connected to a DC 48V power supply 50, and when the FET 72 is switched, a pulse voltage of DC 48V is applied to the heater 62 side.
  • a transistor 71 is connected between the gate of the FET 72 and the ground via the resistor R2, and the transistor 71 is a time-dispersion voltage instruction signal such as a PWM signal output from the heater control circuit 43. , And as a result, the FET 72 is switched.
  • a zener diode D1 for maintaining a constant voltage is provided.
  • the anode side of the zener diode D1 is connected between the collector of the transistor 71 and the resistor R2, and the force source side is connected to the transistor 71 via the resistor R1. It is connected between the emitter and the gate of FET72, and is also directly connected to the drain side of FET72.
  • the transistor 71 is off, 48 VDC of the power supply 50 is applied to the gate, and the FET 72 is turned off.
  • the transistor is on, the voltage applied to the gate decreases by the voltage drop of the Zener diode D1, and the FET 72 is turned off. It turns on.
  • a voltage smoothing circuit 73 is provided between the heater 62 and the switching circuit including the FET 72 described above.
  • the voltage smoothing circuit 73 has a diode D2 and a capacitor C connected in parallel and an inductor L connected in series.
  • a pulse voltage of 48 V DC is applied from the switching circuit side, and the voltage smoothing circuit 73 converts the pulse voltage into an analog voltage in which the pulse voltage is smoothed.
  • the heater 62 generates electric power according to the amplitude value of the analog voltage.
  • Comparator 74 compares the value of the analog voltage applied to heater 62 with the value of the voltage instruction signal instructed from heater control circuit 43, and outputs the comparison result to heater control circuit 43. Since the voltage instruction signal is digital data, it is converted to an analog signal by the DA converter 75 and then input to the comparator 74. The heater control circuit 43 controls the comparison value to be zero based on the comparison result.
  • the voltage instruction signal is a signal indicating a target voltage value
  • the time-dispersion voltage instruction signal is a time-dispersed voltage in which the amount of change until reaching the target voltage value is suppressed within a predetermined voltage value. This is an instruction signal that is given directly to the switching circuit.
  • the power that converted the voltage instruction signal into an analog signal by the DA converter 75 is not limited to this. Instead of the DA converter 75, an AD converter that converts an analog voltage signal into digital data is provided, and the comparator 74 performs digital processing. And compare them.
  • noise is generated as a voltage signal by a pulse voltage generated by the switching circuit.
  • a voltage smoothing circuit is provided between the switching circuit and the heater 62.
  • 73 is provided to convert the pulse voltage to a smoothed analog voltage, so that noise transmission to the heater 62 is suppressed.
  • noise is applied to the heater and the DUT 32, and noise is applied to the DUT 32, a highly accurate test cannot be performed on the DUT 32. Testing can be performed.
  • the heater control circuit 43 generates a time-dispersion voltage instruction signal to perform switching of the FET 72, suppresses the occurrence of overcurrent due to a rapid voltage change, and reduces The power loss of the FET 72 due to the incomplete switching of the FET 72 at the time of the current limit due to is reduced.
  • the test control unit 10 uses the target voltage value shown in FIG. 3 (a) based on the temperature notified from the temperature measurement unit 41.
  • a certain voltage instruction value is output to the heater control circuit 43.
  • the heater control circuit 43 generates a time dispersion voltage indication value shown in FIG. 3B based on the voltage indication value, and generates a time dispersion voltage signal shown in FIG. 3C corresponding to the voltage indication value. Then, the voltage is applied to the transistor 71, and as a result, the FET 72 is switched.
  • a time dispersion voltage indication value in which the voltage increase / decrease value per predetermined time is within 5V is generated.
  • a time dispersion instruction signal which is a pulse signal, is generated.
  • the arrangement of the time dispersion voltage indication values corresponding to the voltage indication values is stored in advance in the table 43a, and the time dispersion voltage indication values corresponding to the voltage indication values are taken out to generate the time dispersion voltage indication signal. You can do it.
  • the time-dispersion voltage instruction signal should be set to a low voltage value if the voltage increase / decrease value per predetermined time is within the predetermined value.
  • the voltage value may be increased. That is, if the voltage increase / decrease value from the current voltage value to the target voltage value is within a predetermined value, the voltage increase / decrease value in the middle is arbitrary, may be changed functionally, or may be changed programmatically. You may make it make it.
  • the time-dispersion voltage signal When the time-dispersion voltage signal is applied to the FET 72, it is converted into a smoothed analog voltage signal as shown in FIG. 3D by the voltage smoothing circuit 73, and the power corresponding to this analog voltage signal is Generated from heater 62.
  • the comparator 74 compares the value of the analog voltage signal with the indicated voltage value, and The result is output to the heater control circuit 43. As shown in FIG. 3 (e), the heater control circuit 43 outputs a time-dispersion voltage instruction signal for increasing the voltage value as it is when the comparator output is at a high level. Control to maintain the current voltage value.
  • the time-dispersion voltage instruction signal described above is a signal for increasing or decreasing the number of pulses having a constant pulse width every predetermined time.
  • the present invention is not limited to this, and a PWM that changes the pulse width every predetermined time may be used. It may be a signal.
  • it is preferable in view of the force S for increasing or decreasing the number of pulses having a constant pulse width every predetermined time, and from the viewpoint of time dispersion.
  • the voltage value does not suddenly increase by being applied to the above-described time-dispersion voltage indicating signal force SFET 72, and as a result, no sudden current is accumulated in the capacitor C.
  • the current limiting function for the FET 72 works to prevent the FET 72 from being incompletely switched, thereby eliminating power loss at the time of incompletely switched. As a result, unnecessary power consumption other than power consumption for the heater 62 can be minimized, and a burn-in device with reduced power consumption can be realized.
  • the acceleration test using the burn-in apparatus 1 controls the temperature applied to the DUT 32, and there are a device that consumes a large amount of power due to a power supply voltage applied to the DUT 32 itself and a device that consumes a small amount of power.
  • the power consumption of the device that is the DUT32 depends on the magnitude of the power consumption. Therefore, when the temperature of the DUT 32 changes over time and the power consumption of the device is large, the temperature reaches the target temperature quickly, and when the power consumption of the device is small, the temperature gradually reaches the target temperature.
  • the power consumption of the heater 62 is controlled so that the total power of the power consumption of the DUT 32 and the power consumption of the heater 62 becomes constant.
  • the control of the power consumption is performed by the heater power limiting unit 44.
  • FIG. 5 compares heater power control according to the present embodiment with conventional heater power control.
  • the heater power limiting unit 44 controls the DUT, which is the device having the lowest power consumption, so that the heater 62 has the maximum power consumption, and the DUT having the lowest power consumption.
  • the power consumption of the heater 62 for the DUT that exceeds the power consumption of the heater should be the maximum power consumption not exceeding the total power P2 of the power consumption of the DUT with the lowest power consumption and the maximum power consumption of the heater 62. Control.
  • the heater power limiting unit 44 determines in advance the relationship between the power consumption of the DUT 32 and the maximum power consumption of the heater 62 at that time, and determines the maximum power consumption of the heater 62 corresponding to each DUT. Control to limit. If the power consumption of the DUT 32 is unknown, the power is measured via the device power supply unit 20, and based on the result of the power measurement, the power of the heater 62 corresponding to the power consumption of each DUT is determined based on the power of the heater power limiting unit 44. The power consumption limit may be determined.
  • the power consumption capacity of the heater of the conventional burn-in device had to include the total power P1 of the power consumption of the DUT having the maximum power consumption and the maximum power consumption of the heater.
  • the total power is controlled to be the total power P2 regardless of the power consumption of each DUT.
  • the present invention is not limited to this.
  • the power may be limited to the total power P3 of the power consumption of the DUT having the above and the 100% power consumption of the heater 62. Even in this case, it is possible to reduce the size and weight and to save power as compared with the conventional burn-in device.
  • a heater is individually provided for each DUT, and the temperature is directly controlled by the heater.
  • the heater 62 and the PT sensor 63 of the temperature control unit 60 are connected to the DUT 32 during the burn-in test. Heater 62 and PT sensor 63 are in non-contact with DUT 32 when not in burn-in test. Therefore, when the heater 62 and the PT sensor 63 are not in contact with the DUT, the following inspection can be performed.
  • the temperature control block 61, the heater 62, the PT sensor 63, and the coolant are in contact with each other, and the temperature of the coolant is measured by the PT sensor 63 to verify the failure and accuracy of the PT sensor 63. It can be performed. This is because the temperature of the coolant is constant and the temperature is the same as the temperature of the temperature control block 61.
  • the PT sensor 63 measures the temperature difference between when the power to the heater 62 is turned off and when a certain amount of power is supplied, and based on this temperature difference, determines whether the heater 62 is disconnected. A failure of the heater circuit 42 can be detected. For example, if the PT sensor 63 measures a higher temperature than the coolant while the power to the heater 62 is turned off, it can be detected that the power supply 50 is not turned off. In this case, the heater circuit 42 can take measures to cut off the power supply from the power supply 50.
  • the thermal contact resistance between the temperature control block 61 and the DUT 32 can be obtained.
  • the thermal contact resistance is large, the temperature change per unit time detected by the PT sensor 63 is small.
  • test control unit 10 performs control to turn off the device power supply 21. As a result, it is possible to prevent heat generation and burning due to poor contact of a connector or the like during a burn-in test in which a large current flows through the DUT.
  • the state diagnosis method for a burn-in device according to the present invention is useful for a burn-in device that performs a burn-in test on various devices to be measured.
  • the temperature of the device to be measured is adjusted using a heater. It is suitable as a device that can easily diagnose the state of the burn-in device to protect the burn-in device.

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Abstract

　バーンイン試験時に、該バーンイン試験を行う各種の被測定デバイスに対してそれぞれヒータおよび温度センサを接触させ、該ヒータの消費電力を制御して被測定デバイスの温度調整を行いつつ前記バーンイン試験を行うバーンイン装置の状態診断方法において、前記被測定デバイスとヒータおよび温度センサとが非接触状態のとき、これらのヒータおよび温度センサが配置されるとともに冷却液が接触する温度制御ブロックの温度をこの温度センサによって検出し、この検出結果をもとに温度センサが正常か否かを診断するようにしている。

Description

明 細 書
バーンイン装置の状態診断方法
技術分野
[0001] この発明は、バーンイン試験時に、該バーンイン試験を行う各種の被測定デバイス に対してそれぞれヒータおよび温度センサを接触させ、該ヒータの消費電力を制御し て前記被測定デバイスの温度調整を行いつつ前記バーンイン試験を行うバーンイン 装置の状態診断方法に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、半導体デバイスは、高速化、大容量化、多ビット化が進んでいるとともに多種 多様化が一層進んでいる。この半導体デバイスに対しては、温度による加速試験で あるバーンイン (bum-in)試験が行われる。バーンイン試験の特徴は、半導体デバイ スなどの被測定デバイス（DUT: device under test)に通電して高温にし、たとえば LSIチップ内の不完全な金属接合部における高抵抗による局所的発熱を検出し、 D UTの信頼 などを判定してレ、る。
[0003] 特許文献 1 :特開 2000— 206176号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力 ながら、ヒータを用いた従来のバーンイン装置は、ヒータを用いて DUT周辺 の雰囲気温度を調整していたため、消費電力が大幅に異なる複数の DUTを同時に 試験することができないとレ、う問題点があった。
[0005] そこで、各 DUTにヒータを接触させて各 DUTの温度調整を行うことが考えられるが
、この場合、ヒータには大電流が流れ、バーンイン試験時にコネクタ等の接触不良が あると、この部分が発熱し、焼損してしまうという問題点があった。
[0006] この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヒータを用いたバーンイン装置の 保護を行うために簡易にバーンイン装置の状態診断を行うことができるバーンイン装 置の状態診断方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 [0007] 上述した課題を解決し、 目的を達成するために、本発明に力かるバーンイン装置の 状態診断方法は、バーンイン試験時に、該バーンイン試験を行う各種の被測定デバ イスに対してそれぞれヒータおよび温度センサを接触させ、該ヒータの消費電力を制 御して前記被測定デバイスの温度調整を行いつつ前記バーンイン試験を行うバーン イン装置の状態診断を該バーンイン装置の稼働状態中に行うバーンイン装置の状態 診断方法において、前記各種の被測定デバイスに接触する各ヒータおよび温度セン サを有した温度制御ブロックにおける前記温度センサの検出結果と前記ヒータの消 費電力と前記各種の被測定デバイスへの印加電圧とをもとに、当該バーンイン装置 の状態診断を行うことを特徴とする。
[0008] また、本発明にかかるバーンイン装置の状態診断方法は、上記の発明において、 前記温度制御ブロックが前記各種の被測定デバイスに接触しない状態での前記温 度センサの検出結果をもとに前記温度センサの精度を診断することを特徴とする。
[0009] また、本発明にかかるバーンイン装置の状態診断方法は、上記の発明において、 前記温度制御ブロックが前記各種の被測定デバイスに接触しなレ、状態のときに、前 記ヒータへの通電オフ時の温度と前記ヒータに所定電力を与えた時の温度との温度 差をもとに、前記ヒータの電源から前記ヒータまでの配線あるいは回路の障害の有無 を診断することを特徴とする。
[0010] また、本発明にかかるバーンイン装置の状態診断方法は、上記の発明において、 前記温度制御ブロックが前記各種の被測定デバイスに接触した状態のときに、前記 被測定デバイスに印加されているフォース電圧とセンス電圧との電圧差を検出すると ともに電圧が印加されるデバイス部分の電流値を検出し、前記電圧差を前記電流値 で除算した値が所定の抵抗値を超えているか否力、を判断し、超えている場合に、前 記電圧源と前記被測定デバイスとの間の配線あるいは回路に障害が発生していると 診断することを特徴とする。
[0011] また、本発明にかかるバーンイン装置の状態診断方法は、上記の発明において、 前記温度制御ブロックが前記各種の被測定デバイスに接触した状態のときに、前記 被測定デバイスに印加されているフォース電圧とセンス電圧との電圧差を検出すると ともに電圧が印加されるデバイス部分の電流値を検出し、前記電流値を参照して前 記デバイス部分に電流が流れてレ、る場合であって、前記フォース電圧と前記センス 電圧との電圧差がない場合、前記電圧源と前記被測定デバイスとの間に設けられて センス電圧を流すセンス線が未接続状態であると診断することを特徴とする。
発明の効果
[0012] この発明にかかるバーンイン装置の状態診断方法では、バーンイン試験時に、該 バーンイン試験を行う各種の被測定デバイスに対してそれぞれヒータおよび温度セ ンサを接触させ、該ヒータの消費電力を制御して前記被測定デバイスの温度調整を 行いつつ前記バーンイン試験を行うバーンイン装置を前提とし、前記各種の被測定 デバイスと各ヒータおよび温度センサとが非接触状態のとき、該ヒータおよび温度セ ンサが配置されるとともに一定温度流体が接触する温度制御ブロックの温度を前記 温度センサによって検出し、この検出結果をもとに前記温度センサが正常か否かを 診断するなどの状態診断を行うようにしており、被測定デバイスとヒータおよび温度セ ンサとの接触状態あるいは非接触状態を利用し、バーンイン装置の状態診断を容易 に行うことができ、バーンイン装置の故障を未然に防止することができるという効果を 奏する。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]図 1は、この発明の実施の形態に力、かるバーンイン装置の全体概要構成を示す ブロック図である。
[図 2]図 2は、図 1に示したヒータ回路の詳細構成を示す回路図である。
[図 3]図 3は、ヒータ制御回路による時間分散電圧指示信号の生成とこの時間分散電 圧指示信号によるヒータ制御を説明するタイムチャートである。
[図 4]図 4は、 DUT消費電力の大小による DUTの温度立ち上がり特性を示す図であ る。
[図 5]図 5は、ヒータ電力制限部によるヒータ電力制限制御を行った場合と従来のヒー タ電力制御を行った場合とのトータル電力を比較する図である。
符号の説明
[0014] 1 バーンイン装置
10 試験制御部 デバイス電源ユニット デバイス電源
オン Zオフ制御部
電流測定部
電圧設定部
電圧測定部
過電圧 Z過電流検出値設定部 測定部
測定ボード
DUT
コネクタ
温度調整ユニット
温度測定部
ヒータ回路
ヒータ制御回路
テープノレ
ヒータ電力制限部
電源
温度制御部
温度制御ブロック
ヒータ
PTセンサ
冷却部
トランジスタ
FET
電圧平滑回路
コンノ、。レータ
DAコンノ ータ Dl ツエナーダイオード
D2 ダイオード
Rl, R2 抵抗
L インダクタ
C コンデンサ
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、この発明を実施するための最良の形態であるバーンイン装置について説明 する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
[0016] (実施の形態）
図 1は、この発明の実施の形態に力かるバーンイン装置の全体概要構成を示すブ ロック図である。 DA変換器の構成を示すブロック図である。図 1において、このバー ンイン装置 1は、大きくは、バーンイン試験の全体を制御する試験制御部 10、この試 験制御部 10に接続され DUT32に対して電源電圧の出力および測定などを行うデ バイス電源ユニット 20、試験制御部 10に接続されバーンイン試験時の温度調整を行 う温度調整ユニット 40、デバイス電源ユニット 20に接続され DUT32が配置される測 定部 30、温度調整ユニット 40に接続される電源 50、および温度調整ユニット 40の制 御のもとに温度制御を行う温度制御部 60を有する。
[0017] 測定部 30は、測定ボード 31および DUT32を有し、 DUT32は、測定ボード 31上 に配置される。 DUT32は、測定ボード 31上の配線およびコネクタ 33を介してデバイ ス電源ユニット 20に接続される。デバイス電源ユニット 20は、デバイス電源 21および オン/オフ制御部 22を有し、試験制御部 10の制御のもとに、オン/オフ制御部 22 が、デバイス電源 21から DUT32に対する電源電圧 Vdd， Vssの印加を行う。デバイ ス電源ユニット 20は、さらに電流測定部 23，電圧設定部 24、電圧測定部 25、および 過電圧/過電流検出値設定部 26を有する。電流測定部 23および電圧測定部 25が 測定した値をもとに試験制御部 10は、加速試験時の DUT32の状態を知ることがで きる。電源電圧 Vdd, Vssなどの値は、試験制御部 10によって可変設定でき、その値 は、電圧設定部 24に保持される。過電圧/過電流検出値設定部 26は、電流測定部 23および電圧測定部 25の測定結果をもとに過電圧状態あるいは過電流状態である かを判断する閾値を保持する。オン/オフ制御部 22は、この閾値を越えた場合、過 電圧状態あるいは過電流状態であるとして、デバイス電源 21による電源電圧の出力 低下あるいは遮断を行う。この閾値は、試験制御部 10によって可変設定される。
[0018] 温度制御部 60は、温度制御ブロック 61にヒータ 62、 PT (白金抵抗）センサ 63、お よび冷却部 64が設けられている。 PTセンサ 63は、その出力値を温度調整ユニット 4 0側に出力し、ヒータ 62は、温度調整ユニット 40によって温度上昇時に通電される制 御がなされる。冷却部 62は、 DUT32の周囲を冷却する冷却液が通る。 DUT32の 温度調整を行う場合、ヒータ 62と PTセンサ 63とは、 DUT32に接触し、 DUT32は直 接、温度調整されることになる。 DUT32の温度調整を行わない場合、ヒータ 62と PT センサ 63とは、 DUT32から物理的に離隔し、温度制御ブロック 61のみに接触した 状態となる。これによつて、 PTセンサ 63は、ヒータ 62あるいは冷却液の温度を検出 すること力 Sできる。
[0019] 温度調整ユニット 40は、 PTセンサ 63からの出力値をもとに PTセンサ 63周囲の温 度を測定する温度測定部 41、電源 50からの電力をヒータ 62に出力するヒータ回路 4 2、および DUT32の消費電力に応じたヒータ電力を個別制御するヒータ電力制限部 44を有する。
[0020] このバーンイン装置 1では、試験制御部 10の全体制御のもとに、デバイス電源ュニ ット 20から DUT32に対して電源電圧が印加されるとともに、温度調整ユニット 40によ つてヒータ 62を発熱させる電力が供給され、 DUT32に対してヒータ 62が接触して D UT32のバーンイン試験時の温度調整が行われる。このとき試験制御部 10は、デバ イス電源ユニット 21を介してバーンイン試験結果を取得するとともに、温度調整ュニ ット 40を介した温度調整を行う。
[0021] ここで、ヒータ回路 42について詳細に説明する。図 2は、電源 50およびヒータ 62を 加えたヒータ回路の詳細構成を示す回路図である。図 2において、 pチャンネルのパ ヮー FETである FET72は、 DC48Vの電源 50に接続され、この FET72がスィッチン グされることによって、 DC48Vのパルス電圧がヒータ 62側に印加される。 FET72の ゲートと、抵抗 R2を介したアースとの間に、トランジスタ 71が接続され、このトランジス タ 71がヒータ制御回路 43から出力される PWM信号などの時間分散電圧指示信号 にしたがってスイッチングされ、結果として FET72がスイッチングされる。定電圧を維 持するツエナーダイオード D1を備え、このツエナーダイオード D1のアノード側は、トラ ンジスタ 71のコレクタと抵抗 R2との間に接続され、力ソード側は、抵抗 R1を介してト ランジスタ 71のェミッタと FET72のゲートとの間に接続されるとともに、 FET72のドレ イン側に直接接続される。トランジスタ 71がオフのときは、電源 50の DC48Vがゲート に印加され、 FET72はオフ状態となり、トランジスタがオンのときは、ツエナーダイォ ード D1の電圧降下分、ゲートにかかる電圧が減少し、 FET72がオン状態となる。
[0022] 上述した FET72を含むスイッチング回路とヒータ 62との間には、電圧平滑回路 73 が設けられる。電圧平滑回路 73は、並列接続されたダイオード D2，コンデンサ Cと直 列接続されたインダクタ Lとを有する。スイッチング回路側からは DC48Vのパルス電 圧が印加されるが、電圧平滑回路 73によってパルス電圧が平滑されたアナログ電圧 に変換される。ヒータ 62は、このアナログ電圧の振幅値にしたがった電力を発するこ とになる。
[0023] コンパレータ 74は、ヒータ 62に加えられるアナログ電圧の値とヒータ制御回路 43か ら指示される電圧指示信号の値とを比較し、この比較結果をヒータ制御回路 43に出 力する。電圧指示信号は、デジタルデータであるため、 DAコンバータ 75によってァ ナログ信号に変換された後、コンパレータ 74に入力される。ヒータ制御回路 43は、こ の比較結果をもとに、比較値が零となるように制御する。ここで、電圧指示信号は、 目 標の電圧値を示す信号であり、時間分散電圧指示信号は、 目標の電圧値に到達す るまでの変化量を所定電圧値以内に抑えて時間分散した電圧指示信号であり、直接 スイッチング回路に与えられる。なお、 DAコンバータ 75によって電圧指示信号をァ ナログ信号に変換していた力 これに限らず、 DAコンバータ 75の代わりにアナログ 電圧信号をデジタルデータに変換する ADコンバータを設け、コンパレータ 74がデジ タル処理して比較するようにしてもょレ、。
[0024] ここで、上述したヒータ回路 42は、スイッチング回路が生成するパルス電圧によって ノイズが電圧信号して生成されるが、この実施の形態では、スイッチング回路とヒータ 62との間に電圧平滑回路 73を設け、パルス電圧を、平滑されたアナログ電圧に変換 しているのでヒータ 62側へのノイズ伝達が抑制される。特に、バーンイン試験時には 、ヒータと DUT32と力 S接触し、 DUT32にノイズが電圧すると DUT32に対する精度 の高い試験を行えなくなる力 この実施の形態では、ヒータ 62からのノイズ発生がほ とんどないため、精度の高いバーンイン試験を行うことができる。
[0025] さらに、ヒータ制御回路 43は、図 3に示すように、時間分散電圧指示信号を生成し て FET72のスイッチングを行レ、、急激な電圧変化による過電流発生を抑え、ッヱナ 一ダイオード D1による電流制限時における FET72の不完全スイッチングによる FET 72の電力ロスを低減している。
[0026] 図 3に示すように、まず試験制御部 10は、試験開始時あるいは試験中に、温度測 定部 41から通知された温度をもとに図 3 (a)に示す目標電圧値である電圧指示値を ヒータ制御回路 43に出力する。ヒータ制御回路 43は、この電圧指示値をもとに図 3 ( b)に示す時間分散電圧指示値を生成し、この電圧指示値に対応する図 3 (c)に示す 時間分散電圧信号を生成し、トランジスタ 71に印加し、結果として FET72をスィッチ ングする。
[0027] ここで、電圧指示値が図 3 (a)に示すように「0V→24V」である場合、所定時間当た りの電圧増減値が 5V以内になる時間分散電圧指示値を生成し、これをもとにパルス 信号である時間分散指示信号を生成している。このような場合、電圧指示値に対応 する時間分散電圧指示値の並びをあらかじめテーブル 43aに格納しておき、電圧指 示値に対応した時間分散電圧指示値を取り出して時間分散電圧指示信号を生成す るようにしてもよレ、。なお、時間分散電圧指示信号は、所定時間当たりの電圧増減値 が所定値以内であればよぐたとえば時間分散電圧指示信号の始めの部分は低い 電圧値に設定し、その後徐々に所定値内で電圧値を増大させるようにしてもよい。す なわち現在電圧値から目標電圧値までの電圧増減値は、所定値以内であれば、そ の途中の電圧増減値は任意であり、関数的に変化させてもよいし、プログラム的に変 化させるようにしてもよい。
[0028] この時間分散電圧信号が FET72に印加されると、電圧平滑回路 73によって図 3 (d )に示すような平滑されたアナログ電圧信号に変換され、このアナログ電圧信号に対 応した電力がヒータ 62から生成される。
[0029] 一方、コンパレータ 74は、アナログ電圧信号の値と電圧指示値とを比較し、その結 果をヒータ制御回路 43に出力する。ヒータ制御回路 43は、図 3 (e)に示すように、コ ンパレータ出力がハイレベルのときにそのまま電圧値を増大させる時間分散電圧指 示信号を出力するようにし、ローレベルになったとき、現電圧値を維持させる制御を 行う。
[0030] なお、上述した時間分散電圧指示信号は、所定時間毎にパルス幅が一定のパルス の数を増減するものであつたが、これに限らず、所定時間毎のパルス幅を変化させる PWM信号であってもよい。なお、電圧値の急上昇をさけるためには、所定時間毎に パルス幅が一定のパルスの数を増減するようにするの力 S、時間分散上、好ましい。
[0031] この実施の形態では、上述した時間分散電圧指示信号力 SFET72に印加されること によって急激に電圧値が大きくならず、その結果としてコンデンサ Cに急激な電流が 蓄積することがないため、 FET72に対する電流制限機能が働いて FET72が不完全 スイッチングとならず、不完全スイッチング時の電力ロス発生をなくすことができる。こ の結果、ヒータ 62に対する電力消費以外の不要な電力消費を極力なくすことができ 、省電力化されたバーンイン装置を実現できる。
[0032] ところで、バーンイン装置 1による加速試験は、 DUT32にかかる温度を制御するも のであり、 DUT32自体に印加される電源電圧による消費電力の大きなデバイスと消 費電力の小さなデバイスとがある。この結果、図 4に示すように、試験開始時に、ヒー タ 62の電力を DUT32の消費電力とは無関係に 100 %の電力供給を行うと、 DUT3 2であるデバイスの消費電力の大小に左右されて、 DUT32の温度の時間変化が異 なり、デバイスの消費電力が大きい場合には、速やかに目標温度に達し、デバイスの 消費電力が小さい場合には緩やかに目標温度に達することになる。
[0033] しかし、多種多様の DUT32に対する試験を同時に行う場合、緩やかに目標温度 に達するものを基準に試験が終了することになるとともに、バーンイン装置 1全体とし ての消費電力を考慮する必要がある。
[0034] そこで、この実施の形態では、 DUT32の消費電力とヒータ 62の消費電力とのトー タル電力が一定になるようにヒータ 62の消費電力を制御するようにしている。この消 費電力の制御は、ヒータ電力制限部 44が行う。
[0035] 図 5は、この実施の形態によるヒータ電力制御と従来のヒータ電力制御とを比較した 図である。図 5において、ヒータ電力制限部 44は、たとえば最小の消費電力をもつデ バイスである DUTに対しては、ヒータ 62がもつ最大の消費電力となるように制御し、 最小の消費電力をもつ DUTの消費電力を超える DUTに対するヒータ 62の消費電 力は、最小の消費電力をもつ DUTの消費電力とヒータ 62がもつ最大の消費電力と のトータル電力 P2を超えない最大の消費電力となるように制御する。
[0036] このため、ヒータ電力制限部 44は、 DUT32の消費電力とそのときのヒータ 62の最 大消費電力との関係を予め求めておき、各 DUTに対応したヒータ 62の最大消費電 力を制限する制御を行う。なお、 DUT32の消費電力が未知の場合、デバイス電源 ユニット 20を介して電力測定を行い、この電力測定の結果をもとに、ヒータ電力制限 部 44力 各 DUTの消費電力に対応したヒータ 62の消費電力の制限を決定するよう にしてもよい。
[0037] この結果、 DUTの消費電力の大小にかかわらず、 DUTの消費電力とヒータ 62の 消費電力とのトータル電力が、トータル電力 P2—定となり、 DUTの温度の立ち上がり は、最小の消費電力をもつ DUTとほぼ同じになる。
[0038] ここで、従来のバーンイン装置のヒータの消費電力容量は、最大の消費電力をもつ DUTの消費電力とヒータの最大の消費電力とのトータル電力 P1を備えなければなら なかったが、この実施の形態では、バーンイン装置 1のトータル電力 P2の電力容量を もてばよぐ小型軽量ィ匕を促進することができるとともに、省電力化を図ることができる
[0039] なお、上述した実施の形態では、各 DUTの消費電力の大小にかかわらず、トータ ル電力がトータル電力 P2となるように制御していたが、これに限らず、たとえば中間 の消費電力をもつ DUTの消費電力とヒータ 62の 100%消費電力とのトータル電力 P 3となる電力制限を行うようにしてもよい。この場合でも、従来のバーンイン装置に比し て小型軽量化と省電力化を図ることができる。
[0040] ところで、上述したバーンイン装置は、各 DUTに対して個別にヒータを設け、直接 温度調節を行うものである力 温度制御部 60のヒータ 62および PTセンサ 63は、バ ーンイン試験時、 DUT32に接触している力 バーンイン試験時でないとき、ヒータ 62 および PTセンサ 63は DUT32に非接触である。 [0041] したがって、ヒータ 62および PTセンサ 63と DUTとが非接触状態の時、つぎのよう な検査を行うことができる。まず、この状態では、温度制御ブロック 61とヒータ 62と PT センサ 63と冷却液とが接触しており、 PTセンサ 63によって冷却液の温度を測定する ことによって、 PTセンサ 63の故障や精度の検証を行うことができる。これは冷却液の 温度が一定であり、その温度が温度制御ブロック 61の温度と同じになっているからで ある。
[0042] また、 PTセンサ 63によって、ヒータ 62への通電をオフしたときと、一定の消費電力 を供給したときとの温度差を測定し、この温度差をもとに、ヒータ 62の断線やヒータ回 路 42の故障などを検出することができる。たとえば、ヒータ 62への通電をオフしてい るときに、 PTセンサ 63が冷却液の温度よりも高い温度を測定した場合、電源 50に対 するオフ制御が行われていないことを検知でき、この場合、ヒータ回路 42によって電 源 50からの電力供給を遮断する対処を行うことができる。
[0043] —方、ヒータ 62および PTセンサ 63と DUTとが接触状態の時には、ヒータ 62に対し て一定電力を供給し、このときの単位時間あたりの温度変化を PTセンサ 63によって 測定し、これによつて温度制御ブロック 61側と DUT32との間の熱接触抵抗を求める こと力 Sできる。なお、熱接触抵抗が大きい場合、 PTセンサ 63が検出する単位時間あ たりの温度変化は小さくなる。
[0044] さらに、この実施の形態では、デバイス電源 21と DUT32との間のコネクタ 33や接 続線などの不良を検出することができる。たとえば、デバイス電源 21側の各フォース 電圧 F + , F—と各センス電圧 S + , S—との間の電圧差、さらには電流測定部 23が 測定する電流値を測定し、次式、すなわち
(フォース電圧一センス電圧）/電流値 >所定の抵抗値
を満足する場合には、コネクタ 33が接触不良であると検出する。また、電流が流れて いるのに、フォース電圧とセンス電圧とに差がない場合には、 DUT32とデバイス電 源 21との間のセンス線が未接続状態であることを検出する。これらの異常を検出した 場合、試験制御部 10は、デバイス電源 21をオフする制御を行う。これによつて、 DU Tに大電流を流すバーンイン試験時にコネクタなどの接触不良による発熱や焼損を 防止することができる。 産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかるバーンイン装置の状態診断方法は、各種の被測定 デバイスに対してバーンイン試験を行うバーンイン装置に有用であり、特に、ヒータを 用いて被測定デバイスの温度調整を行うバーンイン装置の保護を行うために簡易に バーンイン装置の状態診断を行うことができるものとして適している。

Claims

請求の範囲
[1] バーンイン試験時に、該バーンイン試験を行う各種の被測定デバイスに対してそれ ぞれヒータおよび温度センサを接触させ、該ヒータの消費電力を制御して前記被測 定デバイスの温度調整を行いつつ前記バーンイン試験を行うバーンイン装置の状態 診断を該バーンイン装置の稼働状態中に行うバーンイン装置の状態診断方法にお いて、
前記各種の被測定デバイスに接触する各ヒータおよび温度センサを有した温度制 御ブロックにおける前記温度センサの検出結果と前記ヒータの消費電力と前記各種 の被測定デバイスへの印加電圧とをもとに、当該バーンイン装置の状態診断を行うこ とを特徴とするバーンイン装置の状態診断方法。
[2] 前記温度制御ブロックが前記各種の被測定デバイスに接触しない状態での前記温 度センサの検出結果をもとに前記温度センサの精度を診断することを特徴とする請 求項 1に記載のバーンイン装置の状態診断方法。
[3] 前記温度制御ブロックが前記各種の被測定デバイスに接触しない状態のときに、 前記ヒータへの通電オフ時の温度と前記ヒータに所定電力を与えた時の温度との温 度差をもとに、前記ヒータの電源から前記ヒータまでの配線あるいは回路の障害の有 無を診断することを特徴とする請求項 1に記載のバーンイン装置の状態診断方法。
[4] 前記温度制御ブロックが前記各種の被測定デバイスに接触した状態のときに、前 記被測定デバイスに印加されているフォース電圧とセンス電圧との電圧差を検出す るとともに電圧が印加されるデバイス部分の電流値を検出し、前記電圧差を前記電 流値で除算した値が所定の抵抗値を超えているか否力、を判断し、超えている場合に 、前記電圧源と前記被測定デバイスとの間の配線あるいは回路に障害が発生してい ると診断することを特徴とする請求項 1に記載のバーンイン装置の状態診断方法。
[5] 前記温度制御ブロックが前記各種の被測定デバイスに接触した状態のときに、前 記被測定デバイスに印加されているフォース電圧とセンス電圧との電圧差を検出す るとともに電圧が印加されるデバイス部分の電流値を検出し、前記電流値を参照して 前記デバイス部分に電流が流れてレ、る場合であって、前記フォース電圧と前記セン ス電圧との電圧差がない場合、前記電圧源と前記被測定デバイスとの間に設けられ てセンス電圧を流すセンス線が未接続状態であると診断することを特徴とする請求項
1に記載のバーンイン装置の状態診断方法。
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
剛] ひ 0I0/S00Zdf/ェ:) d CZ8TZl/S00Z OAV
IZ
a)電圧指示値 0V→24V 24V→35V b)時間分散
5V [24V
圧指示値 I 10V [15Vに 20V] 24V [ 24V に 29V] 34V [ 35V [35V l:35V 電
時間分散 _Π n π π π π π π η
c) u-inj ~~ u ~ u "― u ~ u— u "― u ~ u— ir 電圧指示信号
d)アナロゲ
電圧信号
Figure imgf000019_0001
e)コンハ °レータ
出力
4/4
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0002
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