Назначение
Стенд измерительный для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/ATH (далее - стенд) предназначен для контроля и измерения вольт-амперных параметров сверхбольших интегральных схем (СБИС) на пластине и в корпусе.
Описание
Принцип работы стенда основан на методах функционального и параметрического контроля.
Для проведения функционального контроля на измеряемую микросхему подается входной набор сигналов, при этом выходной набор сигналов от объекта контроля сравнивается с ожидаемым набором сигналов. Формирование входного набора сигналов производится генератором тестовой последовательности или алгоритмическим генератором тестов и драйверами универсальных измерительных каналов в соответствии с заранее определенной программой контроля. Выходной набор сигналов от объекта контроля преобразуется компараторами универсальных измерительных каналов в цифровой код, и производится его сравнение с ожидаемыми данными, с отображением результатов контроля.
Для проведения параметрического контроля используются источники-измерители и измерительные источники питания, при этом на объект подается заданное значение постоянного напряжения (силы тока) и измеряется соответствующее значение силы постоянного тока (напряжения).
Методы параметрического и функционального контроля реализуются с помощью программы, создаваемой пользователем для каждого тестируемого объекта. Создание и вызов программы контроля производятся средствами специализированного пакета программного обеспечения, входящего в комплект поставки.
В режиме функционального контроля каждый из измерительных каналов выполняет измерения параметров СБИС в определенной тестовой последовательности. Максимальная частота смены векторов тестовой последовательности 533 Мбит/с может быть повышена до 1600 Мбит/с путем задания на минимальную длительность вектора 2,5 нс до 8 временных меток, формирующих до 4 выходных импульсов драйвера канала, и до 8 временных меток, формирующих 8 стробирующих импульсов компараторов канала. Максимальная длина тестовой последовательности составляет 112 Мбайт векторов в линейном режиме. Во всем диапазоне частот каждый канал может быть сконфигурирован в режимы: формирование тестовой последовательности, контроль ожидаемых состояний, двунаправленный режим. В двунаправленном режиме каждый канал может переключаться из режима формирования воздействий в режим контроля и обратно в любых векторах тестовой последовательности. Для формирования тестовой последовательности в виде импульсов с регулируемыми параметрами на входе объекта контроля используется драйвер канала.
Параметры тестовой последовательности по амплитуде, положению фронтов и спадов выходных импульсов на оси времени внутри вектора тестовой последовательности задаются независимо по каждому каналу. Амплитуда импульса определяется значениями напряжения двух уровней драйвера: верхним уровнем и нижним уровнем. Положения фронтов и спадов импульса определяется временными метками, общим количеством до 8.
Для контроля ожидаемых состояний в виде последовательности импульсов используются компараторы. Параметры компараторов (верхний и нижний уровни напряжения, время контроля) задаются независимо по каждому каналу. Временные интервалы контроля уровней напряжения определяются метками (общим количеством до 8), формирующими стробирующие импульсы компаратора.
Для формирования токов положительной и отрицательной полярности на выходах объекта контроля используется активная нагрузка канала. Параметры активной нагрузки по силе тока, уровням напряжения переключения полярности тока и режимы работы задаются независимо по каждому каналу. При работе в динамическом режиме активная нагрузка автоматически отключается при переходе канала в режим формирования тестовой последовательности и включается в режиме контроля. В статическом режиме активная нагрузка включена постоянно. Динамический режим применяется для каналов, сконфигурированных в двунаправленный режим. Статический режим применяется только для каналов, сконфигурированных в режим контроля.
В режиме параметрических измерений используется источник-измеритель PMU или прецизионный источник-измеритель HPPMU в режиме воспроизведения напряжения и измерения силы тока или в режиме воспроизведения силы тока и измерения напряжения. Параметры источника-измерителя задаются независимо по каждому каналу.
Для формирования требуемых параметров питания объектов предназначены измерительные источники питания DCS DPS128 (E8023CSH).
Стенд выполнен в виде измерительного головного блока, имеющего вариант исполнения АТН (A-test head), манипулятора, вспомогательной стойки, установки водяного охлаждения и управляющей ПЭВМ. На верхнюю панель измерительного головного блока устанавливаются измерительная оснастка с объектом контроля или переходное устройство сопряжения с зондовой установкой.
В состав измерительного головного блока входят следующие основные части:
- универсальные 128-ми канальные измерительные платы PS1600, количество до 8 шт., всего до 1024 универсальных измерительных каналов (каждый канал включает: драйвер, два компаратора, активную нагрузку, память векторов, средства управления тестовой последовательностью, источник-измеритель PMU; на каналах 1, 17, 33, 49, 65, 81, 97 и 113 имеются широкодиапазонный драйвер и два широкодиапазонных компаратора; также для каждых 16 каналов имеется общий аналого-цифровой преобразователь BADC с большим входным сопротивлением, предназначенный для точного измерения напряжения);
- одноканальная плата прецизионного источника-измерителя напряжения и силы тока HPPMU, количество 1 шт.;
- 64-х канальные платы измерительных источников питания DCS DPS128 (E8023CSH), количество до 8 шт.
Общий вид стенда представлен на рисунке 1. В конструкции измерительного головного блока отсутствуют элементы подстройки и регулировки на панелях блока. Для ограничения несанкционированного доступа к внутренним частям и элементам производится пломбировка путем нанесения защитного стикера на лицевой панели измерительного головного блока. Знак утверждения типа и знак поверки наносятся на лицевую панель измерительного головного блока в виде самоклеющихся этикеток.
Заводской (серийный) номер в формате 10-ти символов, первые два из которых - буквы «MY», а остальные - арабские цифры, указан на заводской самоклеющейся этикетке, помещенной на задней панели измерительного головного блока. Фрагмент задней панели головного блока с этикеткой показан на рисунке 2.
Программное обеспечение
Программное обеспечение, установленное на управляющую ПЭВМ, выполняет функции создания и редактирования параметров функционального и параметрического контроля, обработки и документирования измерительной информации.
Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «низкий» по рекомендации Р 50.2.077-2014.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| идентификационное наименование | SmarTest |
| идентификационный номер версии | не ниже 7.2.3.4 |
Технические характеристики
Метрологические и основные технические характеристики стенда представлены в таблицах 2, 3.
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование | Значение |
| 1 | 2 |
| Диапазон установки длительности Т вектора тестовой последовательности, нс | от 2,5 до 31250 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки длительности вектора тестовой последовательности, нс | ±15-10"6-Т |
| Диапазон установки временных меток формирования выходных импульсов D1-D8, стробирующих импульсов R1-R8, нс | от -4-Т до +12-Т |
| Крайние значения временных меток, мкс | -6,3; +19 |
| Разрешение временных меток, пс | 1,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки временных меток D1-D8 и R1-R8, пс | ±150 |
| Длительность фронта (спада) выходных импульсов драйвера, нс, не более |
| при амплитуде 1,0 В (по уровням 10 и 90 %) | 0,6 |
| при амплитуде 1,8 В (по уровням 10 и 90 %) | 0,7 |
| при амплитуде 3,0 В (по уровням 10 и 90 %) | 0,8 |
| Минимальная длительность выходных импульсов драйвера, нс |
| при амплитуде 1,0 В | 0,7 |
| при амплитуде 1,8 В | 0,8 |
| при амплитуде 3,0 В | 0,9 |
| Длительность фронта выходных импульсов широкодиапазонного драйвера, нс, не более |
| при амплитуде 3,0 В (по уровням 20 и 80 %) | 9 |
| при амплитуде 10,0 В (по уровням 20 и 80 %) | 250 |
| Длительность спада выходных импульсов широкодиапазонного драйвера, нс, не более |
| при амплитуде 3,0 В (по уровням 20 и 80 %) | 10,5 |
| при амплитуде 10,0 В (по уровням 20 и 80 %) | 30 |
| Диапазон воспроизводимых уровней напряжения драйвера, В | от -1,5 до +6,5 |
| Разрешение напряжения драйвера, мВ | 1,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения напряжения драйвера, мВ | ±5 |
| 1 | 2 |
| Выходное сопротивление драйвера, Ом | от 47,5 до 52,5 |
| Диапазон воспроизводимых уровней напряжения широкодиапазонного драйвера, В |
| диапазон VIL/VIH | от 0 до 6,5 |
| диапазон VHH | от 6 до 13,4 |
| Разрешение широкодиапазонного драйвера, мВ | 1,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения напряжения широкодиапазонного драйвера, мВ | ±15 |
| Выходное сопротивление широкодиапазонного драйвера, Ом |
| при уровнях напряжения от 0 до 6,5 В | от 45 до 55 |
| при уровнях напряжения от 6 до 13,4 В | не более 10 |
| Диапазон установки уровней напряжения компаратора и допустимых уровней напряжения на входах компаратора, В | от -1,5 до +6,5 |
| Разрешение компаратора, мВ | 1,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения компаратором, мВ | ±15 |
| Диапазон установки уровней напряжения широкодиапазонного компаратора и допустимых уровней напряжения на входах широкодиапазонного компаратора, В | от -3,0 до +13,4 |
| Разрешение по напряжению широкодиапазонного компаратора, мВ | 1,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения широкодиапазонным компаратором, мВ | |
| при уровнях напряжения от 0 до 8 В | ±20 |
| при уровнях напряжения от -3,0 до +13,4 В | ±50 |
| Диапазон допустимых уровней напряжения на входах дифференциального компаратора, В | от -1,5 до +6,5 |
| Диапазон установки уровней напряжения дифференциального компаратора, В | ±1,0 |
| Разрешение дифференциального компаратора, мВ | 1,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения дифференциальным компаратором, мВ | ±15 |
| Диапазон воспроизведения силы тока I активной нагрузки (суммарный ток каналов платы PS 1600 не более 1,6 А), мА | ±25 |
| Разрешение силы тока активной нагрузки, мкА | 12,5 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока I активной нагрузки, мкА | ±(1-10-2-I + I0), I0 = 75 мкА |
| Диапазон напряжения переключения, изменяющего направление тока в нагрузке, В |
| при силе тока в пределах ± 1 мА | от -1,5 до ±6,5 |
| при силе тока в пределах ±25 мА | от -1,0 до +5,5 |
| Диапазон воспроизведения и измерения напряжения U источником-измерителем PMU, В |
| при силе тока в пределах ± 1 мА | от -2,0 до ±6,5 |
| при силе тока в пределах ±40 мА | от -2,0 до ±5,75 |
| 1 | 2 |
| Разрешение по напряжению источника-измерителя PMU, мкВ |
| воспроизведение напряжения | 200 |
| измерение напряжения | 75 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения постоянного
напряжения AU источника-измерителя PMU определяются по формуле
AU = ±(Uo + IR), где I - сила тока нагрузки, мА; R = 1 Ом;
Uo = 3 мВ для воспроизведения напряжения;
Uo = 2 мВ для измерения напряжения от 0 до +3,3 В;
_Uo = 4 мВ для измерения напряжения от -2,0 до 0 и от +3,3 до +6,5 В
| Верхние пределы диапазонов воспроизведения и измерения силы тока источником-измерителем PMU (суммарная сила тока каналов платы PS 1600 не более 1,6 А) | 2; 10; 100 мкА; 1; 40 мА |
| Разрешение воспроизведения и измерения силы тока источником-измерителем PMU |
| на пределе 2 мкА | 1 нА |
| на пределе 10 мкА | 5 нА |
| на пределе 100 мкА | 50 нА |
| на пределе 1 мА | 0,5 мкА |
| на пределе 40 мА | 20 мкА |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения силы постоянного тока AI источником-измерителем PMU определяются по формуле
A I = ±(5Т0'Ч + I0), где I - сила тока, мкА; значения 1о приведены в таблице ниже:
| верхний предел 2 мкА | значения 1о, мкА |
| воспроизведение силы тока 0,04 | измерение силы тока .....................................................................0.01...................................................................... |
| 10 мкА | 0,1 | 0,05 |
| 100 мкА | 0,5 | 0,2 |
| 1 мА | 5 | 1,25 |
| 40 мА | 50 | 50 |
Диапазон измерения напряжения АЦП BADC. В
| в стандартном режиме | от -3,0 до +8,0 |
| в широкодиапазонном режиме | от -6,0 до +13,4 |
| Входное сопротивление АЦП BADC, МОм, не менее | 100 |
| Разрешение АЦП BADC, мкВ |
| в стандартном режиме | 75 |
| в широкодиапазонном режиме | 150 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения АЦП BADC, мВ |
| в стандартном режиме | ±1 |
| в широкодиапазонном режиме | ±10 |
| Диапазон воспроизведения и измерения напряжения прецизионным источником-измерителем HPPMU, в |
| при подключении через плату PS1600 | от -1,5 до +6 |
| при подключении через разъем UTILITY pogo block | от -5 до +8 |
| Разрешение по напряжению HPPMU, мкВ | 250 |
| 1 | 2 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения постоянного напряжения источником-измерителем HPPMU, мВ |
| при подключении через плату PS1600 | ±(Uo +1 R) I - сила тока нагрузки, мА Uo = 2 мВ; R = 1 Ом |
| при подключении через разъем UTILITY pogo block | ±2 |
| Верхние пределы диапазонов воспроизведения и измерения силы тока источником-измерителем HPPMU | 5; 200 мкА; 5; 200 мА |
| Разрешение воспроизведения и измерения силы тока источником-измерителем HPPMU |
| на пределе 5 мкА | 250 пА |
| на пределе 200 мкА | 6 нА |
| на пределе 5 мА | 250 нА |
| на пределе 200 мА | 6 мкА |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения силы постоянного тока источником-измерителем HPPMU определяются по формуле
AI = ±(110"3Т + I0), где I - сила тока, мкА; значения 1о приведены в таблице ниже:
| верхний предел | значения 1о, мкА |
| 5 мкА через плату PS1600 | 0,05 |
| 5 мкА через разъем UTILITY pogo block | 0,01 |
| 200 мкА | 0,2 |
| 5 мА | 10 |
| 200 мА | 200 |
| Диапазон воспроизведения и измерения напряжения измерительным источником питания DCS DPS128, В | от -2,5 до +7 |
| Разрешение воспроизведения и измерения напряжения DCS DPS128, мкВ | 200 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения постоянного напряжения DCS DPS128, мВ | ±3 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения DCS DPS128, мВ | ±2 |
| Максимальная сила тока в нагрузке одного канала DCS DPS 128, А |
| при воспроизведении напряжения до 2,5 В | 1,0 |
| при воспроизведении напряжения до 7 В | 0,5 |
| Верхние пределы диапазонов воспроизведения, измерения и ограничения силы тока одного канала DCS DPS128 | 12,5; 25; 125; 250 мкА; 1,25; 2,5; 12,5; 25; 100; 200 мА; 1 А |
| Разрешение воспроизведения, измерения и ограничения силы тока одного канала DCS DPS128 |
| на пределе 12,5 мкА | 0,5 нА |
| на пределе 25 мкА на пределе 125 мкА на пределе 250 мкА на пределе 1,25 мА | .......1 нА...................................................................................................................... 5 н Л 10 нА 50 н Л |
| на пределе 2,5 мА | 100 нА |
| на пределе 12,5 мА | 0,5 мкА |
| на пределе 25 мА | 1 мкА |
| на пределе 100 мА | 5 мкА |
| на пределе 200 мА | 10 мкА |
| на пределе 1 А | 50 мкА |
Продолжение таблицы 2__
1 | 2 Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока AI одним каналом DCS DPS128 определяются по формуле
AI = ±(2 10-Ч + I0), где I - сила тока, мкА; значения 1о приведены в таблице ниже:
| предел диапазона | значения силы тока I | значения 1о, мкА |
| 12,5 мкА | 2,5 мкА < I < 12,5 мкА | 0,12 |
| 25 мкА | 5 мкА < I < 25 мкА | 0,12 |
| 125 мкА | 25 мкА < 1 < 125 мкА | 0,75 |
| 250 мкА | 50 мкА < 1 < 250 мкА | 0,75 |
| 1,25 мА | 0,25 мА < 1 < 1,25 мА | 7,5 |
| 2,5 мА | 0,5 мА < 1 < 2,5 мА | 7,5 |
| 12,5 мА | 2,5 мА < I < 12,5 мА | 75 |
| 25 мА | 5 мА < I < 25 мА | 75 |
| 100 мА | 20 мА < 1 < 100 мА | 600 |
| 200 мА | 40 мА < 1 < 200 мА | 600 |
| 1 \ | 0,2 А < 1 < 1 А | 3000 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы постоянного тока AI одним каналом DCS DPS128 определяются по формуле
AI = ±( А010-3-I + I0), где I - сила тока, мкА; значения Ао и 1о приведены в таблице ниже:
| предел диапазона | значения Ао, отн.ед. | значения 1о, мкА |
| 12,5 мкА | 2 | 0,05 |
| 25 мкА | 2 | 0,05 |
| 125 мкА | 1 | 0,25 |
| 250 мкА | 1 | 0,25 |
| 1,25 мА | 1 | 2,5 |
| 2,5 мА | 1 | 2,5 |
| 12,5 мА | 1 | 25 |
| 25 мА | 1 | 25 |
| 100 мА | 1 | 250 |
| 200 мА | 1 | 250 |
| 1 А | 1 | |<><><> |
| 1 | 2 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности ограничения силы тока одним каналом DCS DPS 128 определяются значениями AIi, ДЬ, приведенными в таблице ниже: |
| | предел диапазона | значения силы тока I | значение AIi, мкА | значение ДЬ, мкА | |
| 12,5 мкА | 2,5 мкА < I < 12,5 мкА | -0,38 | +0,63 |
| 25 мкА | 5 мкА < I < 25 мкА | -0,75 | +1,25 |
| 125 мкА | 25 мкА < I < 125 мкА | -3,75 | +6,25 |
| 250 мкА | 50 мкА < I < 250 мкА | -7,5 | +12,5 |
| 1,25 мА .......................................2JmA....................................... .....................................uJmA.................................... | 0,25 мА < 1 < 1,25 мА 0,5 мА < 1 < 2,5 мА 2,5 мА < 1 < 12,5 мА | -37,5 .............................-75............................... ..........................-375............................ | +62,5 ..........................+125........................... ..........................+625........................... |
| 25 мА | 5 мА < I < 25 мА | -750 | +1250 |
| 100 мА | 20 мА < I < 100 мА | -3000 | +5000 |
| 200 мА | 40 мА < I < 200 мА | -6000 | +10000 |
| 1 А | 0,2 А < I < 1 А | -30000 | +50000 |
| | | |
| Верхние пределы диапазона воспроизведения, измерения и ограничения силы тока группы объединенных каналов DCS DPS128, где n - количество объединённых в группу каналов, А | (пТ) |
| Разрешение воспроизведения, измерения и ограничения силы тока группы объединенных каналов DCS DPS 128, где n - количество объединённых в группу каналов, мкА | (n-50) |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока AI группы объединенных каналов DCS DPS128 в диапазоне от (n-0,2) до (n-1) А определяются по формуле AI = ±(2Т0'3Т + n-b), где I - сила тока, мА; I0 = 3 мА; n - количество объединённых в группу каналов |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы постоянного тока AI группы объединенных каналов DCS DPS128 определяются по формуле AI = ±(110'Ч + n -Ь), где I - сила тока, мА; I0 = 1 мА; n - количество объединённых в группу каналов |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности ограничения силы тока группы объединенных каналов DCS DPS128 в диапазоне от (n-0,2) до (n-1) А, где n - количество объединённых в группу каналов, определяются значениями AI1 = -3-10'2-I AI2 = +5Т0'2 •I, где I - сила тока, мА |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Г абаритные размеры (высота х ширина х глубина), мм |
| головной измерительный блок с манипулятором | 1850 х 880 х 1920 |
| установка водяного охлаждения | 440 х 240 х 650 |
| Масса головного измерительного блока с манипулятором, кг, не более | 610 |
| Масса установки водяного охлаждения, кг, не более | 50 |
| Напряжение питания (сеть однофазного тока частотой 50 Гц), В | от 200 до 240 |
| Потребляемая мощность, кВ-А, не более | 7 |
| Температура окружающей среды в рабочих условиях, °С | от +20 до +30 |
| Относительная влажность при температуре 30 °С, %, не более | 70 |
Знак утверждения типа
наносится на лицевую панель корпуса измерительного головного блока в виде наклейки и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
приведена в таблице 4.
Таблица 4 - Комплектность стенда
| Наименование и обозначение | Количество |
| Измерительный головной блок | 1 шт. |
| Манипулятор | 1 шт. |
| Установка водяного охлаждения | 1 шт. |
| Программа управляющая SmarTest | 1 шт. |
| Управляющая ПЭВМ | 1 шт. |
| Стенд измерительный для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/ATH. Руководство по эксплуатации | 1 экз. |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 3 «Методики (методы) измерений электрических параметров и функционального контроля» руководства по эксплуатации.
Нормативные документы, устанавливающие требования к стенду измерительному для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/ATH
Приказ Росстандарта от 30 декабря 2019 г. № 3457 «Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы»;
Приказ Росстандарта от 1 октября 2018 г. № 2091 «Государственная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне от 1-10"16 до 100 А»;
Приказ Росстандарта от 31 июля 2018 г. № 1621 «Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты».
Правообладатель
Компания «Advantest Europe GmbH, Branch Boeblingen», Г ер мания Адрес: Herrenberger Strasse 130, 71034, Boeblingen, Germany Тел. +49-7031-4357-000, Факс +49-7031-4357-497
86605-22: Методика поверкиСкачать33.4 Мб