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 (далее - 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 MS DPS (E9711A/B).
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 блока устанавливаются измерительная оснастка с объектом контроля или переходное устройство сопряжения с зондовой установкой. В конструкции измерительного головного блока отсутствуют элементы подстройки и регулировки на панелях блока. Внешний вид стенда представлен на рисунке 1.
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.;
- 8-ми канальные платы измерительных источников питания MS DPS (E9711A/B), количество до 2 шт.
Программное обеспечение
Программное обеспечение выполняет функции создания и редактирования параметров функционального и параметрического контроля, обработки и документирования измерительной информации.
Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «низкий» по 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 | 7.2.3.0 и выше |
Технические характеристики
представлены в таблицах 2 и 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 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки временных меток D1-D8 и R1-R8, пс | ±150 |
| 1 | 2 |
| Длительность фронта (спада) выходных импульсов драйвера, не, 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, не |
| при амплитуде 1,0 В при амплитуде 1,8 В при амплитуде 3,0 В | 0,7 0,8 0,9 |
| Длительность фронта выходных импульсов широкодиапазонного драйвера, не, не более |
| при амплитуде 3 В (по уровням 20 и 80 %) | 9 |
| при амплитуде 10 В (по уровням 20 и 80 %) | 250 |
| Длительность спада выходных импульсов широкодиапазонного драй при амплитуде 3 В (по уровням 20 и 80 %) при амплитуде 10 В (по уровням 20 и 80 %) | вера, не, не более .......10.5........................................................................................................................ ......зо................................................................................................................................. |
| Диапазон воспроизводимых уровней напряжения драйвера, В | от -1,5 до +6,5 |
| Разрешение напряжения драйвера, мВ | 1 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения постоянного напряжения драйвером, мВ | ±5 |
| 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 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения постоянного напряжения широкодиапазонным драйвером, 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 |
| 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 |
| 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 |
Разрешение дифференциального компаратора, мВ
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения дифференциальным компаратором, мВ
1
±25
Диапазон воспроизведения силы тока I активной нагрузки (суммарный ток каналов платы PS 1600 не более 1,6 А), мА
Разрешение силы тока активной нагрузки, мкА
12,5
±(Г10"21 + Ic), I0 = 75 мкА
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока I активной нагрузки, 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 при силе тока в пределах ±40 мА
Разрешение по напряжению источника-измерителя PMU, мкВ
воспроизведение напряжения
измерение напряжения
от -2,0 до ±6,5 от-2,0 до ±5,75
200
75
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения постоянного напряжения AU источника-измерителя PMU определяются по формуле
AU = ±(U0 + IR), где I - сила тока нагрузки, мА; R = 1 Ом;
U0 = 3 мВ для воспроизведения напряжения;
U0 = 2 мВ для измерения напряжения от 0 до +3,3 В;
_U0 = 4 мВ для измерения напряжения от -2,0 до 0 и от +3,3 до +6,5 В_
Верхние пределы 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 на пределе 10 мкА
1 нА
5 нА
на пределе 100 мкА
на пределе 1 мА
на пределе 40 мА
50 нА
0,5 мкА
20 мкА
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения силы постоянного тока AI источником-измерителем PMU определяются по формуле
A I = ±(5 10-3-I + 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 _в широкодиапазонном режиме_
от -3,0 до +8,0 от-6,0 до +13,4
100
75
150
Входное сопротивление АЦП BADC, не менее, МОм
Разрешение АЦП BADC, мкВ
в стандартном режиме
в широкодиапазонном режиме
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения АЦП BADC, мВ
±1
в стандартном режиме
±10
в широкодиапазонном режиме
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
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения постоянного напряжения источником-измерителем HPPMU, мВ
±(U0 + IR)
I - сила тока нагрузки, мА Uo = 2 мВ; R = 1 Ом
при подключении через плату PS1600
при подключении через разъем UTILITY pogo block
±2
Верхние пределы 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 на пределе 5 мА на пределе 200 мА
6 нА 250 нА 6 мкА
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения силы постоянного тока AI источником-измерителем HPPMU определяются по формуле
Д! = ±(1-10-3-I + 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 напряжения измерительным источником питания MS DPS, В
Разрешение воспроизведения напряжения MS DPS, мкВ
300
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения постоянного напряжения AU измерительным источником питания MS DPS определяются по формуле
AU = ±(1-10-3-U + U0 + IR), где U - напряжение, мВ; I - сила тока нагрузки, А; R = 4 мОм;
U0 = 4 мВ для 4-х канального режима;
_U0 = 2 мВ для 8-ми канального режима_
Максимальная сила тока в нагрузке одного канала MS DPS в 4-х канальном режиме, А
при воспроизведении напряжения от 0 до +7 В
от-1,5 до +8,0
при воспроизведении напряжения от +7 до +8 В
от-1,5 до +4,0
при воспроизведении напряжения от 0 до -8 В
от -4,0 до +1,5
Максимальная сила тока в нагрузке одного канала MS DPS в 8-и канальном режиме, А
при воспроизведении напряжения от 0 до +7 В
от-1,5 до +4,0
при воспроизведении напряжения от +7 до +8 В
от-1,5 до +2,0
при воспроизведении напряжения от 0 до -8 В
от -2,0 до + 1,5
Верхние пределы измерения силы постоянного тока измерительным источником питания MS DPS
0,1; 1; 10 мА; 0,3; 8 А
в 4-х канальном режиме
10 мкА; 0,1; 1; 10 мА; 0,3;
в 8-ми канальном режиме
4 А
Разрешение измерения силы тока MS DPS в 4-х и 8-ми канальных режимах
на пределе 10 мкА - только для 8-ми канального режима на пределе 0,1 мА
500 пА 5 нА
на пределе 1 мА
50 нА
на пределе 10 мА
500 нА
на пределе 0,3 А
15 мкА
на пределе 4 А - только для 8-ми канального режима
150 мкА
на пределе 8 А - только для 4-х канального режима
150 мкА
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы постоянного тока AI одним каналом MS DPS, определяются по формуле
AI = ±(1-10-3-I + I0) где I - сила тока, мкА; значения 1о приведены в таблице ниже:
| предел измерения 10 мкА - только для 8-ми канального режима | значения 1о, мкА 0,01 |
| 0,1 мА | 0,1 |
| 1 мА | 1 |
| 10 мА | 10 |
| 0,3 А | 300 |
| 4 А - только для 8-ми канального режима | 10000 |
| 8 А - только для 4-х канального режима | 20000 |
| Габаритные размеры (высота х ширина х глубина), мм головной блок с манипулятором установка водяного охлаждения | 1880 х 1290 х 2270 950 х 520 х 870 |
| Масса головного 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 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 | Кол-во, шт. |
| Измерительный головной блок | 1 |
| Манипулятор | 1 |
| Установка водяного охлаждения | 1 |
| Программа управляющая SmarTest | 1 |
| Управляющий компьютер HP Z640 | 1 |
| Руководство по эксплуатации | 1 |
| Методика поверки V93000PS1600СTH/MП-2019 | 1 |
Поверка
осуществляется по документу V93000PS1600CTH/Mn-2019 «ГСИ. Стенд измерительный для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/CTH. Методика поверки», утвержденному АО «АКТИ-Мастер» 24.12.2019 г.
Основные средства поверки:
- частотомер электронно-счетный 53132A с опциями 012 и 030 (регистрационный номер 26211-03);
- осциллограф цифровой DPO7254 с пробником Р6158А (регистрационный номер 53104-13);
- мультиметр цифровой 2000 (регистрационный номер 25787-08);
- калибратор-мультиметр цифровой 2420 (регистрационный номер 25789-08);
- мультиметр 3458А (регистрационный номер 25900-03);
- калибратор-измеритель напряжения и силы тока 2651А (регистрационный номер 49334-12);
- калибратор универсальный 9100 (регистрационный номер 25985-09).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемого средства измерений с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на панель корпуса измерительного головного блока и на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы, устанавливающие требования к стенду измерительному для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/СТН
ГОСТ 8.027-2001. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы
ГОСТ 8.022-91. ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне 110-16 ^ 30 А ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты (приказ Росстандарта от 31.07.2018 г. № 1621)
77683-20: Методика поверки V93000PS1600CTH/МП-2019Скачать31.4 Мб