防呆技术在集成电路多工位测试中的应用

2018-06-07郭昌宏李习周张易勒

电子工业专用设备 2018年3期

李琦，郭昌宏，李习周，张易勒

(天水华天科技股份有限公司，甘肃天水 741000)

测试是产品到客户端最重要的环节，其主要目的是检测产品功能参数，根据客户的要求将良品、不良品区分开来。在集成电路（以下简称IC）测试生产中，为了提高测试效率，提高产量，经常采用多工位测试方法。但是在更换测试板的过程中，经常会出现低级的错误，仅仅依靠人工去检查预防测试中存在的错误隐患，是远达不到要求的。因此，就要求用一种简单容易操作的方法来预防隐患的发生。防呆技术最早是由新江滋生提出来的，目的是即便由于操作人员人为疏忽，也不会导致错误产生。新的操作人员只需要参加岗前培训，在老员工的指导下，就能容易操作。为此，在实际的测试生产过程中，采取硬件部分和软件部分进行防呆的研究与实现。

1 测试系统

1.1 测试系统结构

集成电路成品测试通常由自动测试设备（Automatic Test Equipment简称ATE，也叫测试机，Tester），分选机（也叫机械手 handler），测试板卡（Load board，或 DUT板），通信板卡（Signal board，也叫信号板卡）等构成的自动测试系统来完成对IC功能参数的测试。典型的测试系统结构如图1所示。

图1 测试系统结构

测试机与分选机的测试信号处理（正确的连接方式），如图2所示，测试机与分选机的测试信号处理（交叉连接方式），如图3所示。

图2 测试机与分选机正确连接方式

1.2 测试排线交叉连接存在的风险分析及研究

以Site1上产品为良品，Site2上产品为不良品，且以双站（Station A和Station B）并行测试为例，测试排线交叉连接以图3所示为例：

图3 测试机与分选机交叉连接方式

Site1通过分BIN线向测试机Station A发SOT（Start of Test）信号，Station A 开始通过交叉连接的测试排线进行测试。由于测试排线交叉连接，测试的产品实际上为Site2上的产品信号，测试结果为不良品，而Site1上的产品实际为良品。于是Station A通过分BIN线向Site1上的良品发出不良品的BIN信号以及EOT（End of Test）结束信号，此时分选机会将Site1上的良品当作不良品放入不良品料盒。

Site2通过分BIN线向测试机Station B发SOT信号，Station B开始通过交叉连接的测试排线进行测试。由于测试排线交叉连接，测试的产品实际上为Site1上的产品信号，测试结果为良品，而Site2上的产品实际为不良品。于是Station B通过分BIN线向Site2上的不良品发出良品的BIN信号以及EOT结束信号，此时分选机会将Site2上的不良品当作良品进行打印编带，以至于良品中出现不良品。

结论：采用双站并行测试并且测试排线交叉时，当Site1上产品为良品，Site2上产品为不良品时，测试结果为Site1上的良品被当作不良品进入不良品料盒，Site2上的不良品被当作良品进行打印编带。而最危险的就是这种不良品被当作良品进入编带的情况，造成不良品与良品混料，导致终端客户上板失效。

2 防呆技术

2.1 机械防呆

2.1.1 标识颜色防呆

将测试板、测试排线用不同颜色进行标识：Site1标识为黄色，Site2标识为红色，Site3标识为蓝色，Site4标识为绿色，实现目视化防呆，避免在测试过程中出现排线与测试板插反的现象，如表1所示，图4为测试排线与测试母板的标识化防呆。

表1 颜色标识法

图4 测试排线与测试母板的防呆标识

2.1.2 64PIN通用测试排线防呆

利用64PIN牛角插座上未分配测试机资源的PIN针，将其定义成各个Site的防呆PIN针。具体的做法是，将测试板和测试母板各Site牛角上的防呆PIN针拔掉，将与之对插的64PIN排线上对应的防呆PIN位置的孔堵上。这样，各SITE的64PIN排线就只能与其防呆定义相同的测试板和测试母板的牛角插座对插，不同SITE的排线无法交叉插入，如图5所示。

图5 64PIN排线与64PIN牛角插座防呆

2.2 电子防呆

2.2.1 电子防呆的应用

充分利用测试系统的软件和硬件，测试机自动检测测试硬件的连接是否正确，预防由于测试系统的硬件连接错误导致测试良品中混入不良品的问题发生，根据测试机的资源配置，采用不同工位的测试板上增加不同的电阻，编写程序，设定参数范围，测试机自动读取通过不同工位的电压值，判断是否硬件连接正确，如图6所示。

图6 电子防呆示意图

2.2.2 测试板添加电阻防呆

具体做法是给Site1、Site2测试板各增加焊接不同阻值的电阻，新增加的电阻我们称之为防呆电阻。在测试中分别针对Site1、Site2测试板加载相同的1 mA电流，测量其被测电压，测试程序增加SITE_CHECK项，这样即便是测试板或者测试排线插反，由于不同Site所测到的电压不同，因此便会将此异常检测出来，具体实施方法：Site1测试板添加阻值为1 kΩ的防呆电阻，电阻套黄色热缩管；Site2测试板添加阻值为2 kΩ的防呆电阻，电阻套红色热缩管；Site3测试板添加阻值为3 kΩ的防呆电阻，电阻套蓝色热缩管；Site4测试板添加阻值为3.9 kΩ的防呆电阻，电阻套绿色热缩管，每个Site都加载1 mA的电流，如图7所示。

图7 防呆电阻标识

2.2.3 测试程序增加防呆功能

以公司现有的测试机平台的双站测试为例，增加防呆代码时，先创建SITE_CHECK函数，然后创建参数，分别为 Site1、Site2，并设定Site1的参数范围为 0.8～1.2 V，Site2的参数范围为1.8～2.2 V。打开程序写入相应代码，编译完成后即可，如此则完成软硬件的电阻防呆，部分代码如图8所示，增加测试项目所图9所示。