Назначение
Стенды измерительные для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/CTH (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 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 стендов 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.;
- 64-х канальные платы измерительных источников питания DCS DPS128 (E8023CSH), количество до 16 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 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 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 напряжения дифференциальным компаратором, мВ_
±15
±25
12,5
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
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока I активной нагрузки, мкА_
±(1 • 10 •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 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 Iq приведены в таблице ниже:
| верхний предел 2 мкА .0 мкА | значения Iq, мкА |
| воспроизведение силы тока 0,04 0,1 | измерение силы тока 0,01 0,05 |
| Э0 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_
от -3,0 до +8,0 от-6,0 до +13,4
100
75
150
Входное сопротивление АЦП BADC, МОм, не менее
Разрешение АЦП BADC, мкВ
в стандартном режиме
в широкодиапазонном режиме
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения напряжения постоянного 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 Ug = 2 мВ; R = 1 Ом
при подключении через плату PS1600
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 на пределе 5 мА на пределе 200 мА
6 нА 250 нА 6 мкА
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения силы постоянного тока источником-измерителем HPPM-3U определяются по формуле
AI = ±(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 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
1,0
0,5
12,5; 25; 125; 250 мкА; 1,25; 2,5; 12,5; 25; 100; 200 мА; 1 А
при воспроизведении напряжения до 7 В
Верхние пределы диапазонов воспроизведения, измерения и ограничения силы тока одного канала DCS DPS128
Разрешение воспроизведения, измерения и ограничения силы тока одного канала DCS DPS 128
на пределе 12,5 мкА
0,5 нА
на пределе 25 мкА
1 нА
на пределе 125 мкА
5 нА
на пределе 250 мкА
10 нА
на пределе 1,25 мА на пределе 2,5 мА на пределе 12,5 мА
50 нА 100 нА 0,5 мкА
на пределе 25 мА
на пределе 100 мА
на пределе 200 мА
на пределе 1 А
1 мкА
5 мкА
10 мкА
50 мкА
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока AI одним каналом DCS DPS128 определяются по формуле
AI = ±(2- 10-3-I + I0), где I - сила тока, мкА; значения 1о приведены в таблице ниже:
| предел диапазона 12,5 мкА 25 мкА | значения силы тока Т 2,5 мкА < 1 < 12,5 мкА 5 мкА < 1 < 25 мкА | значения То, мкА 0,12 0,12 |
| 125 мкА | 25 мкА < 1 < 125 мкА | 0,75 |
| 250 мкА | 50 мкА < I < 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 < I < 100 мА | 600 |
| 200 мА | 40 мА < 1 < 200 мА | 600 |
| 1 А | 0,2 А<1< 1 А | 3000 |
Продолжение таблицы 2_
1 | 2 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы тока постоянного 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 воспроизведения, измерения и ограничения силы тока группы объединённых каналов DCS DPS 128,
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 + n-Io),
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 П0),
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 | 1880 х 1290 х 2270 |
| установка водяного охлаждения | 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 | от 360 до 440 В |
| 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 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 V93000PS1600СTH/MП-2018 | 1 |
Поверка
осуществляется по документу V93000PS1600CTH/MQ-2018 «ГСИ. Стенды измерительные для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/CTH. 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/CTH
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)
73625-18: Методика поверки V93000PS1600СТН/МП-2018Скачать51.2 Мб