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1、For personal use only in study and research; not for commercial use测试原理介绍 目录 绪 论 1第1 章 测试简介 31.1 测试的专业术语简介 31.2 测试目的31.3 测试的分类 41.4 测试原理4第2 章 测试项目 82.1 各个测试项目的目的 82.2 各测试项目的测试方法 8 第3 章 测试程序开发与调试 14 3.1 测试机的选择143.2 测试项目开发143.3 测试程序的调试 203.4 正常测试21第4 章 总结23致 谢 24 参考文献 25绪论当今的电子测试业界，分为两大部分，一是PCB组装测试，一是
2、集成电路测试，如下图所 示：ICT(In Circuit Tester)/AMDPCB 组装测试试 ATE(Auto Test Equipment)Function Test电子测试测试WAT Digit testIC 测试测试Function Mixed testAnalog test随随着PCB组装大规模生产线的出现，使得传统的测试观念发生变化，希望PCB上的问题 能在成品前的几道工序就能及时发现并修复，于是从80 年代开始，出现了光板测试仪和在 线测试仪(ICT & ATE),并导入生产制程，使PCB的成品率大大提升。1958年德克萨斯仪器公司(TI)研制发明了世界第一块集成电路7400
3、 (与非门逻辑电路) 以来，便诞生了世界上第一台集成电路测试机，专用于测试自己产品的IN HOUSE TESTER。 同样，世界上第一颗颣比(Analog)集成电路是Fairchild公司的运算放大器741，同时，便 诞生了世界上第一台颣比集成电路测试机。集成电路测试机已经走过了第一代、第二代，目前正处于第三代的早期，其中每一代测试机 的特点及其代表厂家如表 0-1 所示。表 0-1 集成电路各代的特点及代表机型项目 硬件特点 软件特点 代表机型第一代 ECL电路，体积庞大Minicomputer,文字界面SENTRY 7SENTRY10第 二 代ASIC ， 体 积 较 大工 作 站 ， U
4、NIX 操 作 系统 SCHLUMBERGERTRILLIUM 等第三代 ASIC, FPGA，标准化，模块化，体积很小WINDOWS操作系统，易学易用，向智能化发展 TERADYNE J750 等1970年，Fairchild公司推出了世界上第一代成功的商业化的数字集成电路测试机Sentry 7, 它采用24位BUS, ECL电路，2MHz的minicomputer,体积庞大，主要性能为：DATA RATE 为10MHz,最大测试信道为60PIN；直到1990年为止，先后推出S-10, S-20, S-21等型号， 在1970年到1990年这二十年期间，Sentry机器凭借其优良的性能，在测
5、试业界独岭风骚， 无任何竞争手。随着386CPU的出现，集成电路的集成度和工作频率大幅度提高，诞生了第二代集成电路测 试机，主要特点为：测试机硬件系统开始采用ASIC,软件系统则引入工作站，用UNIX操 作系统。其代表性的机器有法国的SCHLUMBERGER以及TRILLIUM。Sentry公司卖给 SCHLUMBERGER后，便推出第二代产品S15及S50,而Sentry公司的部分员工成立 TRILLIUM公司，推出50MHz、256PIN的数字测试机，赢得广范市场，SCHLUMBERGER 推出S15、S50失败后，推出先进的ITS9000系统，此系统在软件和硬件上均代表当时的最 高水平，
6、软件采用高级的图形界面，测试程序采用模块化结构，硬件系统采用SEQUENCE PER PIN 结构(每一PIN 均有独立的 PMU, TG, VIH, VIL, VOH, VOL 及 SEQUENCE), 此时ITS9000机器独霸市场，TRILLIUM不得已卖给CREDENCE, CREDENCE推出SC212 系统，它在软件方面引进ITS9000的优点，在硬件方面采用CMOS电路，向小型化发展， 此系统推出后，打败了众多大系统机台。随着个人计算机及 WINDOWS 操作系统的广泛普及，如今，出现了第三代数字集成电路测 试机，并具备如下特点：采用广泛普及的 PC 机及 WINDOWS 操作系
7、统，易学易用，并向 智能化发展，硬件系统向小型化、模块化、标准化发展。其代表机器有TERADYNE的J750, 用于工程验证的HILEVEL、IMS。第三代测试机的出现，使得测试机的购买成本及维护成 本大大降低，厂家只需购买自己需要的模块部分，而不必花过多的钱去买自己用不到的部分， 并且，测试机也能随时扩充新的功能。综上，集成电路测试机基本上沿着小型化、模块化、智能化方向发展 我国半导产业为一个垂直分工十分细腻且资本密集、技术密集的特殊产业，半导体产业主要 由设计、晶圆制造、封装测试几部分组成。而IC测试厂则属于这整个垂直分工体系的下游 产业。正由于这种环环相扣的分工体系，使半导体产业对外在环
8、境的变动影响十分敏感。测 试厂因为位于整个IC产业中的下游，其接单比较类似于买方市场导向型式。中测(Wafer test)是半导体后道封装测试的第一站，中测有很多个名称，比如针测、晶圆 测试、 CP(chip Probing ) 、 Wafer Sort、 Wafer Probing 等等。中测的主要目的是保证器件在 恶劣的环境条件下能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标，是将硅片中不良的芯片 挑选出来。这样在后道封装时，只需要封装良品，节约封装成本。第1章 测试简介1.1 测试的专业术语简介芯片测试中的一些专业术语如表1-1。表 1-1 芯片测试中的术语Wafer Test是指在芯片还是
9、Wafer状态下，将其进行好坏分离的测试，这是所有芯片测试中最先进行的。也可称为 Wafer Sort。Package Test 是指将Wafer上的芯片进行切割、封装，然后再进行测试。其目的是为 保证封装过程的正确，并再次验证芯片是否符合系统设计的要求。也可称为Final Test。 Pre/Post Burn-in （option） 是指将芯片放入烘箱进行烘烤，其目的是将芯片进行老化， 然后再进行测试。由此可保证芯片在一定的时间内性能的稳定。Quality Assurance Test是指在Final Test后选取一定数量的芯片进行QA测试，来验证Final Test的正确性。一般来说Q
10、A Test的规格会比Final Test松，但测试项目会多。Final Vision Inspection 是指在产品送出去之前的外观目视检察。它主要检察Marking 是否清晰、引脚之间的间距和高低是否符合标准。Failure Analysis 是指对测试不通过的芯片进行错误分析，然后根据结果考虑是否改进 制程或测试程序。Load Board是机台同DUT Board或直接同芯片（无DUT Board）连接的信道。其主要用途是将测试机台的资源（电流、电压、频率等）传给DUT Board或直接传给芯片。DUT Board DUT是Device Under Test的缩写，其主要是一个转接板，
11、是将机台通过 Load Board 传过来得资源再转传给芯片。Relay 是速度极快的继电器，主要实现让芯片在不同外围电路之间切换。1.2 测试目的1. 检验出不合格产品2. 如果不合格，找出问题点。 如果一个产品没有通过测试，可以通过一些方面来判定问题的原因。 1）测试本身的问题；2） 设计的问题；3）制造的问题；4）specification的问题。测试本身的权威性往往是设计人员 所挑战的，所以对于测试人员来说要对集成电路测试有充分的了解。集成电路中测试主要包括两种：设计验证和量产测试 两者分别对应不同的目的，设计验证是一个设计与验证交互式的过程，内容包括调试，提高 成品率，实效分析。要找
12、出芯片的全面性能特性，这种测试要注重测试的完全化，多样化。 量产中的测试，因为要考虑到生产的因素，要求要效率高，时间短，可执行性强。要能以最 快的方法检验产品的缺陷。用最短的测试向量集提供最高的故障覆盖率。1.3 测试的分类 按目的分类：1）特性测试 用在产品的验证测试，产品还没有进入量产阶段，为了验证芯片是否符合规格 书的要求，测试非常全面，包括功能，直流，交流等测试。有时候为了提高产品的品质在产 品的整个生命周期都对某几个参数做特性测试。2）量产测试 每一片生产出来的芯片都要进行这个测试，保证故障覆盖率的前提下，尽可能 使用短的测试向量集合，从而缩短测试时间。这个过程不会对故障进行诊断。仅
13、仅判定是否 合格。3）老化测试 保证被测试的芯片的可靠性，即在一定的时间内进行持续性周期性的测试，使 有问题的芯片在这段时间内就失效。4）入厂测试 系统制造商系统集成前的测试。 按内容分：1）参数测试 这个测试通常和集成电路的工艺有关2）功能测试 检验内部模块有没有完成设计所要求的，完成正常的功能。输入信号，判定输 出。这样的测试通常在不同的电压和环境下进行。3）结构测试 观查芯片内部信号的状态，结构测试不关注芯片的功能，对某个输入引脚的信 号变化，测试会产生算法推定芯片内部某个节点的状态变化。这个测试的最大优点是可以研 测试相关的算法。1.4 测试原理 器件测试的主要目的是保证器件在恶劣的环
14、境条件下能完全实现设计规格书所规定的功能 及性能指标。用来完成这一功能的自动测试设备是由计算机控制的。 因此，测试工程师必 须对计算机科学编程和操作系统有详细的认识。测试工程师必须清楚了解测试设备与器件之 间的接口，懂得怎样模拟器件将来的电操作环境，这样器件被测试的条件类似于将来应用的 环境。首先有一点必须明确的是，测试成本是一个很重要的因素，关键目的之一就是帮助降低器件 的生产成本。甚至在优化的条件下，测试成本有时能占到器件总体成本的 40%左右。良品 率和测试时间必须达到一个平衡， 以取得最好的成本效率。1. 不同测试目标的考虑 依照器件开发和制造阶段的不同，采用的工艺技术的不同，测试项目
15、种类的不同以及待测器 件的不同，测试技术可以分为很多种类。器件开发阶段的测试包括:V特征分析：保证设计的正确性，决定器件的性能参数；产品测试：确保器件的规格和功能正确的前提下减少测试时间提高成本效率；VV 可靠性测试：保证器件能在规定的年限之内能正确工作； 来料检查：保证在系统生产过程中所有使用的器件都能满足它本身规格书要求，并能正确工作。V制造阶段的测试包括:V 圆片测试：在圆片测试中，要让测试仪管脚与器件尽可能地靠近，保证电缆，测试 仪和器件之间的阻抗匹配，以便于时序调整和矫正。因而探针卡的阻抗匹配和延时问题必须 加以考虑。V 封装测试：器件插座和测试头之间的电线引起的电感是芯片载体及封装测试的一个 首要的考虑因素。特征分析测试，包括门临界电压、多域临界电压、旁路电容、金属场临界电压、多层间电阻、 金属多点接触电阻、扩散层电阻、 接触电阻以及 FET 寄生漏电等参数测试。通常的工艺种类包括：TTLVECLVVCMOSV NMOSV Others通常的测试项目种类:功能测试：真值表，算法向量生成。 VV 直流参数测试：开路/短路测试，输出驱动电流测试，漏电电源测试，电源电流测试， 转换电平测试等。V 交流参数测试：传输延迟测试，建立保持时间测试，功能速度测试，存取时间测试， 刷新/等待时间测试，上升/下降时间测试。2. 直流参数测试 直流测试是基于欧姆定律的用来确定器件电参数的
