Назначение
Стенд измерительный для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/CTH (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 CTH (Compact 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 16 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 до 2 шт.;
- 64-х канальные платы измерительных источников питания DCS DPS128 (E8023CSH), количество до 16 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.
место пломбирования (стикер)
место размещения знака утверждения типа и знака поверки Рисунок 1 - Общий вид стенда
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 д | райвера, 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 |
| Выходное сопротивление драйвера, Ом | от 47,5 до 52,5 |
| 1 | 2 |
| 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 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 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 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 |
| Разрешение по напряжению источника-измерителя PMU, мкВ |
| воспроизведение напряжения | 200 |
| измерение напряжения | 75 |
Продолжение таблицы 2__
1 | 2 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 = ±(5 10"3Т + I0), где I - сила тока, мкА; значения 1о приведены в таблице ниже:
| верхний предел | значения 1о, мкА |
| воспроизведение силы тока | измерение силы тока |
| 2 мкА | 0,04 | 0,01 |
| 10 мкА | ОД | 0,05 |
| 100 мкА | 0,5 | 0,2 |
| 1 мА | 5 | 1,25 |
| 40 мА | 50 | 50 |
Диапазон измерения напряжения АЦП В ADC, 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 напряжения постоянного 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 + I 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
Д! = ±(110"3Т + I0),
| 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
1 нА
на пределе 125 мкА
5 нА
на пределе 250 мкА
10 нА
на пределе 1.25 мА
50 нА
на пределе 2.5 мА
100 нА
на пределе 12,5 мА на пределе 25 мА на пределе 100 мА
0,5 мкА
1 мкА
5 мкА
10 мкА
50 мкА
на пределе 200 мА
на пределе 1 А
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 < Т < 25 мкА | 0,12 |
| 125 мкА | 25 мкА < I < 125 мкА | 0,75 |
| 250 мкА | 50 мкА < I < 250 мкА | 0,75 |
| 1,25 мА | 0,25 мА<1< 1,25 мА | 7,5 |
| 2,5 мА | 0,5 мА < I < 2,5 мА | 7,5 |
| 12,5 мА | 2,5 мА < 1 < 12,5 мА | 75 |
| 25 мА | 5 мА < I < 25 мА | 75 |
| 100 мА | 20 мА < I < 100 мА | 600 |
| 200 мА | 40 мА < 1 < 200 мА | 600 |
| 1 А | 0,2 А < I < 1 А | 3000 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы тока постоянного AI одним каналом DCS DPS128 определяются по формуле
AI = ±( А0-10-3-I + I0), где I - сила тока, мкА; значения Ао и 1о приведены в таблице ниже:
значения А0, отн.ед.
значения I0, мкА
предел диапазона
12,5 мкА
2
0,05
25 мкА
2
0,05
0,25
0,25
2,5
125 мкА
250 мкА
1,25 мА
2.5 мА
12.5 мА
2,5 .....25.....
25 мА
25
250
250
100 мА
200 мА
1 А
1000
| 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 АЬ, мкА | |
| 12,5 мкА | 2,5 мкА < 1 < 12,5 мкА | 0.3S | +0,63 |
| 25 мкА | 5 мкА < I < 25 мкА | о. "5 | +1,25 |
| 125 мкА | 25 мкА < I < 125 мкА | 3."5 | +6,25 |
| 250 мкА | 50 мкА < I < 250 мкА | ".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 | 3" 5 75 3"5 | +62,5 ............................+125........................... ...........................+625........................... |
| 25 мА | 5 мА < I < 25 мА | "511 | +1250 |
| 100 мА | 20 мА < 1 < 100 мА | Зит) | +5000 |
| 200 мА | 40 мА < 1 < 200 мА | мши | +10000 |
| 1 А | 0,2 А < I < 1 А | -30000 | +50000 |
| | | |
| Верхние пределы воспроизведения, измерения и ограничения силы тока группы объединённых каналов DCS DPS128, где n - количество объединенных в группу каналов, А | (n^1) |
| 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'Ч + n-b), где I - сила тока, мА; Ь = 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; Ь = 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 = +5 • 10-2 •I, где I - сила тока, мА |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Г абаритные размеры (высота х ширина х глубина), мм |
| измерительный головной блок с манипулятором | 1880 х 1290 х 2270 |
| установка водяного охлаждения | 950 х 520 х 870 |
| Масса головного измерительного блока с манипулятором, кг, не более | 1118 |
| Масса установки водяного охлаждения, кг, не более | 185 |
| Напряжение питания (сеть трехфазного тока частотой 50 Гц), В | от 360 до 440 |
| Потребляемая мощность, кВ-А, не более | 15 |
| 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 боковую 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. |
| У становка 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/CTH. 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/CTH
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
86604-22: Методика поверкиСкачать34.4 Мб