防呆技術(shù)在集成電路多工位測試中的應(yīng)用

李 琦，郭昌宏，李習(xí)周，張易勒

(天水華天科技股份有限公司，甘肅 天水 741000)

測試是產(chǎn)品到客戶端最重要的環(huán)節(jié)，其主要目的是檢測產(chǎn)品功能參數(shù)，根據(jù)客戶的要求將良品、不良品區(qū)分開來。在集成電路（以下簡稱IC）測試生產(chǎn)中，為了提高測試效率，提高產(chǎn)量，經(jīng)常采用多工位測試方法。但是在更換測試板的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)低級的錯誤，僅僅依靠人工去檢查預(yù)防測試中存在的錯誤隱患，是遠(yuǎn)達(dá)不到要求的。因此，就要求用一種簡單容易操作的方法來預(yù)防隱患的發(fā)生。防呆技術(shù)最早是由新江滋生提出來的，目的是即便由于操作人員人為疏忽，也不會導(dǎo)致錯誤產(chǎn)生。新的操作人員只需要參加崗前培訓(xùn)，在老員工的指導(dǎo)下，就能容易操作。為此，在實際的測試生產(chǎn)過程中，采取硬件部分和軟件部分進(jìn)行防呆的研究與實現(xiàn)。

1 測試系統(tǒng)

1.1 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集成電路成品測試通常由自動測試設(shè)備（Automatic Test Equipment簡稱ATE，也叫測試機(jī)，Tester），分選機(jī)（也叫機(jī)械手 handler），測試板卡（Load board，或 DUT板），通信板卡（Signal board，也叫信號板卡）等構(gòu)成的自動測試系統(tǒng)來完成對IC功能參數(shù)的測試。典型的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

測試機(jī)與分選機(jī)的測試信號處理（正確的連接方式），如圖2所示，測試機(jī)與分選機(jī)的測試信號處理（交叉連接方式），如圖3所示。

圖2 測試機(jī)與分選機(jī)正確連接方式

1.2 測試排線交叉連接存在的風(fēng)險分析及研究

以Site1上產(chǎn)品為良品，Site2上產(chǎn)品為不良品，且以雙站（Station A和Station B）并行測試為例，測試排線交叉連接以圖3所示為例：

圖3 測試機(jī)與分選機(jī)交叉連接方式

Site1通過分BIN線向測試機(jī)Station A發(fā)SOT（Start of Test）信號，Station A 開始通過交叉連接的測試排線進(jìn)行測試。由于測試排線交叉連接，測試的產(chǎn)品實際上為Site2上的產(chǎn)品信號，測試結(jié)果為不良品，而Site1上的產(chǎn)品實際為良品。于是Station A通過分BIN線向Site1上的良品發(fā)出不良品的BIN信號以及EOT（End of Test）結(jié)束信號，此時分選機(jī)會將Site1上的良品當(dāng)作不良品放入不良品料盒。

Site2通過分BIN線向測試機(jī)Station B發(fā)SOT信號，Station B開始通過交叉連接的測試排線進(jìn)行測試。由于測試排線交叉連接，測試的產(chǎn)品實際上為Site1上的產(chǎn)品信號，測試結(jié)果為良品，而Site2上的產(chǎn)品實際為不良品。于是Station B通過分BIN線向Site2上的不良品發(fā)出良品的BIN信號以及EOT結(jié)束信號，此時分選機(jī)會將Site2上的不良品當(dāng)作良品進(jìn)行打印編帶，以至于良品中出現(xiàn)不良品。

結(jié)論：采用雙站并行測試并且測試排線交叉時，當(dāng)Site1上產(chǎn)品為良品，Site2上產(chǎn)品為不良品時，測試結(jié)果為Site1上的良品被當(dāng)作不良品進(jìn)入不良品料盒，Site2上的不良品被當(dāng)作良品進(jìn)行打印編帶。而最危險的就是這種不良品被當(dāng)作良品進(jìn)入編帶的情況，造成不良品與良品混料，導(dǎo)致終端客戶上板失效。

2 防呆技術(shù)

2.1 機(jī)械防呆

2.1.1 標(biāo)識顏色防呆

將測試板、測試排線用不同顏色進(jìn)行標(biāo)識：Site1標(biāo)識為黃色，Site2標(biāo)識為紅色，Site3標(biāo)識為藍(lán)色，Site4標(biāo)識為綠色，實現(xiàn)目視化防呆，避免在測試過程中出現(xiàn)排線與測試板插反的現(xiàn)象，如表1所示，圖4為測試排線與測試母板的標(biāo)識化防呆。

表1 顏色標(biāo)識法

圖4 測試排線與測試母板的防呆標(biāo)識

2.1.2 64PIN通用測試排線防呆

利用64PIN牛角插座上未分配測試機(jī)資源的PIN針，將其定義成各個Site的防呆PIN針。具體的做法是，將測試板和測試母板各Site牛角上的防呆PIN針拔掉，將與之對插的64PIN排線上對應(yīng)的防呆PIN位置的孔堵上。這樣，各SITE的64PIN排線就只能與其防呆定義相同的測試板和測試母板的牛角插座對插，不同SITE的排線無法交叉插入，如圖5所示。

圖5 64PIN排線與64PIN牛角插座防呆

2.2 電子防呆

2.2.1 電子防呆的應(yīng)用

充分利用測試系統(tǒng)的軟件和硬件，測試機(jī)自動檢測測試硬件的連接是否正確，預(yù)防由于測試系統(tǒng)的硬件連接錯誤導(dǎo)致測試良品中混入不良品的問題發(fā)生，根據(jù)測試機(jī)的資源配置，采用不同工位的測試板上增加不同的電阻，編寫程序，設(shè)定參數(shù)范圍，測試機(jī)自動讀取通過不同工位的電壓值，判斷是否硬件連接正確，如圖6所示。

圖6 電子防呆示意圖

2.2.2 測試板添加電阻防呆

具體做法是給Site1、Site2測試板各增加焊接不同阻值的電阻，新增加的電阻我們稱之為防呆電阻。在測試中分別針對Site1、Site2測試板加載相同的1 mA電流，測量其被測電壓，測試程序增加SITE_CHECK項，這樣即便是測試板或者測試排線插反，由于不同Site所測到的電壓不同，因此便會將此異常檢測出來，具體實施方法：Site1測試板添加阻值為1 kΩ的防呆電阻，電阻套黃色熱縮管；Site2測試板添加阻值為2 kΩ的防呆電阻，電阻套紅色熱縮管；Site3測試板添加阻值為3 kΩ的防呆電阻，電阻套藍(lán)色熱縮管；Site4測試板添加阻值為3.9 kΩ的防呆電阻，電阻套綠色熱縮管，每個Site都加載1 mA的電流，如圖7所示。

圖7 防呆電阻標(biāo)識

2.2.3 測試程序增加防呆功能

以公司現(xiàn)有的測試機(jī)平臺的雙站測試為例，增加防呆代碼時，先創(chuàng)建SITE_CHECK函數(shù)，然后創(chuàng)建參數(shù)，分別為 Site1、Site2，并設(shè)定Site1的參數(shù)范圍為 0.8～1.2 V，Site2的參數(shù)范圍為1.8～2.2 V。打開程序?qū)懭胂鄳?yīng)代碼，編譯完成后即可，如此則完成軟硬件的電阻防呆，部分代碼如圖8所示，增加測試項目所圖9所示。

圖8 為部分程序代碼

圖9 增加的防呆測試項目

2.2.4 電子防呆有效性驗證

當(dāng)測試排線連接方式正確時，測試結(jié)果為pass；當(dāng)測試排線連接方式錯誤時，測試結(jié)果為fail，其測試的結(jié)果顯示如圖10和圖11所示。

圖10 測試排線連接正確時的測試結(jié)果顯示

圖11 測試排線連接不正確時的測試結(jié)果顯示

3 結(jié) 論

通過在測試生產(chǎn)過程中對測試硬件與軟件采用防呆技術(shù)后，進(jìn)行了一系列的觀察、分析、總結(jié)，由于采用了防呆的多工位測試，大大地提高了生產(chǎn)效率，降低了測試現(xiàn)場混料的發(fā)生率，無論是品質(zhì)還是效率均發(fā)生了質(zhì)的變化。今后會繼續(xù)沿著科技創(chuàng)新的道路持續(xù)研究，爭取最大化的提高生產(chǎn)效率和減少錯誤率，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

[1] 劉成惠.IC測試多工位防呆技術(shù)的研究與實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2017，30(6)：45-46.