Tümdevre Test Teknikleri_Tuba Kiyan

İleri Elektronik Uygulamaları
Hata Analizi
Tuba KIYAN
01.04.2014
1
Tarihçe
Transistör
+
Tümleşik
devre
Bilgisayar
+
İnternet
Bilişim Çağı
Transistörün Evrimi
İlk transistör (1947)
Bell Laboratuvarları
Modern transistör
Moore Kuralı
Moore Kuralı
Bir çipteki transistör sayısı, işlem hızı, hafıza
kapasitesi her 18 ayda kendini ikiye katlar.
KILIFLAMA
• Daha küçük, daha hızlı ve daha ucuz çiplere olan talep
kılıflama teknolojilerinin de aynı hızda gelismesini
sağlamıstır.
• Bir kılıf su önemli fonksiyonları sağlamalıdır:
– Entegre devre PCB montajı için uygun hale gelir ve PCB islemi
sırasında entegre devreyi korur.
– Çevresel etkilere karsı mekanik ve kimyasal koruma sağlar.
– PCB'ye mekanik arayüz imkanı verir.
– PCB ve çip arasında iyi bir elektriksel bağlantı (isaretler ve güç
kaynağı) kurmalıdır.
– Entegre devreden ısının uzaklatırılması amacıyla termal
özelliklerinin iyiletirir.
KILIFLAR
• Kılıf direkt olarak ısı dağılımı ve çalısma
• hızını etkilediği için doğru kılıfı seçmek
önemlidir.
Single-in-Line
Dual-in-Line
Pin-Grid-Arrays
FLIP-CHIP KILIF
EN YENİ TEKNOLOJİ
KILIF SEÇİMİ
• Kılıf seçimi uygulamaya bağlıdır:
• Yüksek yoğunluklu devreler-->çok küçük
kılıflar
• Yüksek band genisliği-->düsük empedans
• Yüksek güç--> iyi termal cevap
Hata Analizi
• Her üretilen çip teste tabii tutulur. Buna üretim testi denir
ve üretim prosesinin kritik bir aşamasıdır.
• Çalışan çiplerin çalışmayanlardan ayrılması lazım.
• Hata analizi, hatanın nedenini belirlemek için data
toplama ve analiz etme işlemine denir.
• Üretimde özellikle elektronik endüstrisinde yeni ürünlerin
geliştirilmesi ve mevcut ürünlerin iyileştirilmesi açısından
önemli bir disiplindir.
• Hatalar ikiye ayrılabilir:
– Prosesden kaynaklanan hatalar: Açık devre, kısa devre, eşik
gerilimindeki oynamalar vb.
– Tasarımdan kaynaklanan hatalar
01.04.2014
10
Prob İstasyonu (Probe Station)
Mikroskop görüntüsü
01.04.2014
11
Otomatik Test Ekipmanı
(Automatic Test Equipment-ATE)
• Maximum frekans
• 1-2 milyon dolar
• Ana ünite, test
başlığı, soğutma
ünitesi ve
workstation
Ana ünite
01.04.2014
Test başlığı
12
Test
• DC Test: Çipin DC akım veya gerilimi ölçülür.
Örneğin, açık devre-kısa devre testi, standby akımı
testi, sızıntı akımı testi vb.
• AC Test: AC zaman özellikleri. Örneğin giris-cıkıs
arasındaki gecikmeler.
• Fonksiyonel Test: Fonksiyonel tablonun
doğrulanması.
Giriş
işareti
01.04.2014
kılıflanmış
entegre devre
ya da pul
Karşılaştır
Beklenen
Çıkış
Bozuk/Çalışıyor
13
SHMOO PLOT
• Farklı
parametrelere
bağlı olarak
çipin çalıstığı
minimum
maksimum
değerlerini
yani çalısma
marjinlerini
ölçer.
Hataların lokalizasyonu
• Bazı yöntemler kullanılarak hatanın nedeni ve yeri
bulunmaya çalışılır.
• Atomik Kuvvet Mikroskopu (AFM)
• Foton Emisyonu Mikroskopu (PEM)
• Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM)
01.04.2014
15
Photon Emission Microscopy – Foton
Emisyonu Mikroskopu - PEM
01.04.2014
16
FOTON EMİSYONU
MİKROSKOPU
• Elektron ve delikler çok yüksek hızlara
ulastıklarında veya bir potansiyel duvarını
astıklarında enerjilerini kaybederler ve
elektron-delik çiftleri rekombine olur ve bu
enerji foton olarak yayılır. Bu yayılan ısık
bir mikroskop ve hassas bir fotodedektör
ile algılanır ve bir görüntü olusturulur.
PEM Deney Düzeneği
x0.8
ATE
x5
CCD
Camera
x25
Optical
Microscope
x100
Light Source
Power
Supply
input
01.04.2014
DUT
Pulse
Generator
18
Atomik Kuvvet Mikroskobu
(Atomic Force Microscope -AFM)
•
•
•
AFM, bir ince iğne ve taşıyıcı uçtan oluşur.
İğne ve taşıyıcı uç bir yüzeyi tararken yüzey
ile iğne arasında oluşan interatomik kuvvet
iğnenin hareket etmesine veya taşıyıcı ucun
eğilmesine neden olur.
Bir laser ışını taşıyıcı uca gönderilir. Lazer
ışının yansıması ile transmisyonu arasındaki
farktan taşıyıcı ucun oryantasyonu
hesaplanır.
01.04.2014
19
Atomik Kuvvet Mikroskopu
animasyonları
• Sabit kuvvet:
http://www.ntmdt.com/spmprinciples/view/afm-constant-force-mode
• Sabit yükseklik:
http://www.ntmdt.com/spmprinciples/view/afm-constant-height-mode
SEM
• SEM bir elektron mikroskobudur.
• Yüksek enerjili elektronlar ile görüntülenecek olan
yüzey taranır. Elektronlar yüzeydeki atomlarla
etkileşirler.
01.04.2014
21
SEM (II)
- İkincil (secondary-SE) elektronlar kullanılarak yüzey
topografisi elde edilir. Elektronların geliş açısına dik
olan yüzeyler daha koyu gözükür. Çözünürlük0.5
nanometre
- Geri yansıyan elektronlar (backscattered electronsBSE) kullanılarak farklı kimyasal maddeler tespit edilir.
Ağır elementlerden elektronlar daha güçlü yansıyacağı
için daha parlak gözükür.
BSE
01.04.2014
SE
22