Назначение
Стенды измерительные для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/ATH (далее - стенды) предназначены контроля и измерения вольт-амперных параметров сверхбольших интегральных схем (СБИС) на пластине и в корпусе.
Описание
Принцип работы стендов 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).
Стенды выполнены в виде измерительного головного блока, имеющего вариант исполнения АТН (A-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 стендов представлен на рисунке 1.
В состав измерительного головного блока входят следующие основные части:
- универсальные 128-ми канальные измерительные платы PS1600, количество до 8 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 1 шт.;
- 64-х канальные платы измерительных источников питания DCS DPS128 (E8023CSH), количество до 8 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 | 7.2.3.4 и выше |
Технические характеристики
Метрологические и 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 | 1,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки временных меток D1-D8 и R1-R8, пс | ±150 |
| 1 | 2 |
| 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 при амплитуде 1,8 В при амплитуде 3,0 В | 0,7 0,8 0,9 |
| Длительность фронта выходных импульсов широкодиапазонного драйвера, 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 драйв при амплитуде 3,0 В (по уровням 20 и 80 %) при амплитуде 10,0 В (по уровням 20 и 80 %) | ера, нс, не более 10.5........................................................................................................... зо.................................................................................................................... |
| 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 |
| 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 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 | 1,0 |
| 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 | ±1,0 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения дифференциальным компаратором, мВ
Диапазон воспроизведения силы тока I активной нагрузки (суммарный ток каналов платы PS 1600 не более 1,6 А), мА
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока I активной нагрузки, мкА_
Разрешение силы тока активной нагрузки, мкА
±25
12,5
±(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 при силе тока в пределах ±40 мА
от -2,0 до +6,5 от -2,0 до +5,75
Разрешение по напряжению источника-измерителя PMU, мкВ
200
воспроизведение напряжения
75
измерение напряжения
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 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 = ±(5-10-3-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 | (Н)4 | 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 BADC, В в стандартном режиме
в широкодиапазонном режиме_
Входное сопротивление АЦП BADC, МОм, не менее
Разрешение АЦП BADC, мкВ
в стандартном режиме
в широкодиапазонном режиме
от -3,0 до +8,0 от -6,0 до +13,4
100
75
150
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)
при подключении через плату PS1600
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
AI = ±(1-10"3-I + I0), где I - сила тока, мкА; значения L приведены в таблице ниже:
| 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
Разрешение воспроизведения и измерения напряжения DCS DPS128, мкВ
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения постоянного напряжения DCS DPS128, мВ_
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения DCS DPS128, мВ_
Максимальная сила тока в нагрузке одного канала DCS DPS 128, А
при воспроизведении напряжения до 2,5 В
при воспроизведении напряжения до 7 В
Верхние пределы диапазонов воспроизведения, измерения и ограничения силы тока одного канала DCS DPS128
1,0
0,5
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 на пределе 250 мкА на пределе 1,25 мА
5 нА 10 нА 50 нА
на пределе 2,5 мА
на пределе 12,5 мА
на пределе 25 мА
100 нА
0,5 мкА
1 мкА
на пределе 100 мА на пределе 200 мА на пределе 1 А
5 мкА 10 мкА 50 мкА
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока AI одним каналом DCS DPS128 определяются по формуле
AI = ±(2 10-I + Io), где I - сила тока, мкА; значения 1р приведены в таблице ниже:
| предел диапазона | значения силы тока 1 | значения 1о, мкА |
| 12,5 мкА | 2,5 мкА < 1 < 12,5 мкА | 0,12 |
| 25 мкА | 5 мкА < 1 < 25 мкА | 0,12 |
| 125 мкА | 25 мкА < I < 125 мкА | 0,75 |
| 250 мкА | 50 мкА < 1 < 250 мкА | 0,75 |
| 1,25 мА | 0,25 мА < 1 < 1,25 мА | 7,5 |
| 2,5 мА | 0,5 мА < 1 < 2,5 мА | 7,5 |
| 12,5 мА | 2,5 мА < I < 12,5 мА | 75 |
| 25 мА | 5 мА < I < 25 мА | 75 |
| 100 мА | 20 мА < 1 < 100 мА | 600 |
| 200 мА | 40 мА < Т < 200 мА | 600 |
| 1 А | 0,2 А < 1 < 1 А | 3000 |
Продолжение таблицы 2_
1 | 2 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы постоянного тока AI одним каналом DCS DPS128 определяются по формуле
AI = ±(а- 10-3-I + I0), где I - сила тока, мкА; значения Ар и Iq приведены в таблице ниже:
| предел диапазона | значения а, отн.ед. | значения 1о, мкА |
| 12,5 мкА | 2 | 0,05 |
| 25 мкА | 2 | 0,05 |
| 125 мкА | 1 | 0,25 |
| 250 мкА | 1 | 0,25 |
| 1,25 мА | 1 | 2,5 |
| 2,5 мА | 1 | 2,5 |
| 12,5 мА | 1 | 25 |
| 25 мА | 1 | 25 |
| 100 мА | 1 | 250 |
| 200 мА | 1 | 250 |
| 1 А | 1 | 1000 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности ограничения силы тока одним каналом DCS DPS 128 определяются значениями Л1|. ЛЬ. приведенными в таблице ниже:
| предел диапазона | значения силы тока I | значение All, мкА | значение AI2, мкА |
| 12,5 мкА | 2,5 мкА < 1 < 12,5 мкА | -0,38 | +0,63 |
| 25 мкА | 5 мкА < 1 < 25 мкА | -0,75 | +1,25 |
| 125 мкА | 25 мкА < 1 < 125 мкА | -3,75 | +6,25 |
| 250 мкА | 50 мкА < I < 250 мкА | -7,5 | +12,5 |
| 1,25 мА | 0,25 мА <Т< 1,25 мА | -37,5 | +62,5 |
| 2,5 мА | 0,5 мА < 1 < 2,5 мА | -75 | +125 |
| 12,5 мА | 2,5 мА < 1 < 12,5 мА | -375 | +625 |
| 25 мА | 5 мА < I < 25 мА | -750 | +1250 |
| 100 мА | 20 мА < I < 100 мА | -3000 | +5000 |
| 200 мА | 40 мА < 1 < 200 мА | -6000 | +10000 |
| 1 А | 0,2 А<1< 1 А | -30000 | +50000 |
Верхние пределы диапазона воспроизведения, измерения и ограничения силы тока группы объединённых каналов DCS
DPS128, где n - количество объединённых в группу каналов, А_(n-1)_
Разрешение воспроизведения, измерения и ограничения силы тока группы объединённых каналов DCS DPS128,
где n - количество объединённых в группу каналов, мкА_(n-50)_
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока AI группы объединённых каналов DCS DPS128 в диапазоне от (n-0,2) до (n-1) А определяются по формуле
AI = ±(2-10-3-I + mI0),
где I - сила тока, мА; I0 = 3 мА; n - количество объединённых в группу каналов_
Продолжение таблицы 2_
1 | 2 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы постоянного тока AI группы объединённых каналов DCS DPS128 определяются по формуле
AI = ±(110-3-I + n •Ic),
где I - сила тока, мА; I0 = 1 мА; n - количество объединённых в группу каналов_
Пределы допускаемой абсолютной погрешности ограничения силы тока группы объединённых 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 |
| головной блок с манипулятором | 1850 х 880 х 1920 |
| установка водяного охлаждения | 440 х 240 х 650 |
| Масса головного блока с манипулятором, кг, не более | 610 |
| Масса установки водяного охлаждения, кг, не более | 50 |
| Напряжение питания (сеть однофазного тока частотой 50 Гц), В | от 200 до 240 |
| Потребляемая мощность, кВ-А, не более | 7 |
| 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 стендов
| 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 V93000PS1600ATH/МП-2018 | 1 |
Поверка
осуществляется по документу V93000PS1600ATH/МП-2018 «ГСИ. Стенды измерительные для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/ATH. Методика поверки», утвержденному ЗАО «АКТИ-Мастер» 25.10.2018 г.
Основные средства поверки:
- частотомер электронно-счетный Agilent 53132A с опциями 012 и 030 (рег. № 26211-03);
- осциллограф цифровой Tektronix DPO7254 с пробником Р6158А (рег. № 53104-13);
- мультиметр цифровой Keithley 2000 (рег. № 25787-08);
- калибратор-мультиметр цифровой Keithley 2420 (рег. № 25789-08);
- мультиметр Agilent 3458А (рег. № 25900-03);
- нагрузка электронная АКИП-1302 с опцией GPIB (рег. № 38205-08);
- мера электрического сопротивления однозначная МС 3081 (рег. № 61540-15).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на панель корпуса измерительного головного блока в виде наклейки и на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы, устанавливающие требования к стендам измерительным для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/ATH
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 1 10-16 ^ 30 А ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты (приказ Росстандарта от 31.07.2018 г. № 1621)
73624-18: Методика поверки V93000PS1600АТН/МП-2018Скачать50.8 Мб