资料介绍
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF 1179—2007
集成电路高温动态老化系统校准规范
DynamicIC Burn-in System
2007-06-14发布 2007-09-14实施
国家 质量 监督 检验 检疫 总局 发布
集成电路高温动态老化系统
校准 规范
TemperatureDynamicIC Burn-in System
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本规 范经 国家 质量 监督 检验 检疫 总局 2007年 6 月 14 日批 准 , 并自2007年 9月 14 日起实施。
归口单位 : 全国无线电计量技术委员会
起草单位 : 信息产业部电子工业标准化研究所
本规范由全国无线电计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人 :
王酣 (信息产业部电子工业标准化研究所)吴京燕 (信息产业部电子工业标准化研究所)
陈大为 (信息产业部电子工业标准化研究所)参加起草人 :
郭守君 (桂林电子科技大学)
目录
1 范围
本规范适用于集成电路高温动态老化系统的校准。
2 引用文献
GB/T 5170.1—1995电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法总则
GB/T 5170.2—1996电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法温度试验设备注 : 使用本规范时 , 应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3 概述
集成电路高温动态老化系统用于对集成电路进行高温动态老化试验 , 主要由控制机、高温试验箱、器件电源单元、信号驱动单元等部分组成 , 系统结构示意图见图 1所示。
图 1 集成电路高温动态老化系统结构示意图
老化系统中的高温试验箱用于提供集成电路高温动态老化的高温环境。 电源单元即老化电源 , 采用二级电源方式 , 其中一级老化电源用于提供足够功率的正负一次电压 ,二级老化电源以一级电源作为输入 , 参照集成电路器件老化规范要求为老化器件提供电源。老化系统通常分为 3~4个工作区 , 由 4个独立的程控电源为整个系统提供器件电源和信号电源。信号驱动单元是集成电路动态老化的核心子系统 , 其主要功能是通过主控计算机的编程 , 产生待老化芯片所需的各种模拟、数字和三态驱动信号波形 , 以满足集成电路器件的老化需求。
4 计量特性
4.1 温度性能
4.1.1 温度参数
温度范围 : 20℃ ~150℃ ;
温度偏差 : ±3℃ ;
温度均匀度 : ±2℃ ;
温度波动度 : ±0.5℃。
4.2 数字驱动信号特性参数
4.2.1 数字信号脉冲宽度
脉冲宽度范围 : ≥100ns 最大允许误差 : ±10%
4.2.2 数字信号幅度
电压范围 : 100mV~20V 最大允许误差 : ±1%
4.3 模拟驱动信号特性参数
4.3.1 模拟信号频率
频率范围 : 1Hz~32kHz 最大允许误差 : ±3%
4.3.2 模拟信号幅度
电压范围 : 100mV~20V 最大允许误差 : ±3%
4.4 老化板器件电源参数
4.4.1 电压
5 校准条件
5.1 环境条件
5.1.1 环境温度 : (15~35)℃
5.1.2 环境相对湿度 : ≤80%
5.1.3 交流电源电压 : (220±11)V; (50±1)Hz
周围无强电磁场干扰及无影响校准系统正常工作的机械振动。
5.2 校准用计量标准、仪表设备
5.2.1 铂电阻温度计
测量范围 : -80℃ ~200℃ 最大允许误差 : ±0.2℃
5.2.2 温度测试记录仪
RTD测量范围 : -200℃ ~600℃ 最大允许误差 : ±0.08℃
5.2.3 数字电压表
直流电压测量范围 : ± (100mV~50V) 最大允许误差 : ±0.1%
交流电压测量范围 : (100mV~50V) , 32kHz 最大允许误差 : ±0.1%
5.2.4 数字示波器
带宽 : 100MHz(-3dB)
幅度测量范围 : 100mV~20V 最大允许误差 : ±3%
时间间隔测量范围 : 10ns~10s 最大允许误差 : ±3%
6 校准项目及校准方法
6.1 设备工作正常性检查
集成电路高温动态老化系统应能正常工作 , 将检查结果填入附录 A “工作正常性检查 ” 项中。
6.2 高温试验箱校准
6.2.1 选择校准标称点
应选择设备使用范围的下限、上限及中间点 , 也可根据用户需要选择实际使用的温度点 , 推荐校准 : 85℃和 125℃两个温度点。
6.2.2 数据采集器通电 , 预热 30min以上。
6.2.3 选择校准点位置 , 布放温度传感器
温度校准点分布在设备工作室内的三个校准面上 , 简称上、 中、下三层 , 中层为通过工作室几何中心的、平行于底面的校准工作面 , 校准点与工作室内壁的距离为各边长的 1/10, 遇风道时 , 此距离可加大 , 但不能大于 500mm。 如果设备带有样品架或样品车时 , 下层校准点可布放在样品架或样品车上方 10mm 处。
当设备容积小于 2m3 时 , 温度校准点为 9个 , O 点位于中层几何中心 , 如图 2 所示。其中 , 温度校准点用 A, B, C等字母表示。
图 2 温度测量布点图
6.2.4 高温试验箱的校准
按规定布放温度传感器 , 并将负载装入工作空间 , 将高温试验箱的温度控制器设定到所要求的标称温度 , 使试验设备升温或降温至设定标称温度。在达到设备自身稳定状态后开始读数 , 每 2min测试所有校准点的温度一次 , 在 30min内共测试 15次。
6.2.5 数据处理
(1) 温度偏差
ΔTmax =Tmax - Tn (1)
ΔTmin =Tmin - Tn (2)
式中 : ΔTmax— 温度上偏差 , ℃ ;
ΔTmin— 温度下偏差 , ℃ ;
Tmax— 校准点在 n次测量中的最高温度 , ℃ ;
Tmin— 各校准点在 n次测量中的最低温度 , ℃ ; Tn—试验箱设定温度 , ℃。
(2) 温度均匀度
式中 : ΔTn— 温度均匀度 , ℃ ;
Timax— 各校准点在第 i次测得的最高温度 , ℃ ;
Timin— 各校准点在第 i次测得的最低温度 , ℃。
(3) 温度波动度
ΔTf = ± (TOmax -TOmin)/2 (4)
式中 : ΔTf— 温度波动度 , ℃ ;
TOmax— 中心校准点 n次测量中的最高温度 , ℃ ;
TOmin— 中心校准点 n次测量中的最低温度 , ℃。
依据上述公式进行数据处理 , 将测量结果记录于附录 A表 A.1 中。
6.3 数字驱动信号单元特性参数校准
6.3.1 数字驱动信号设置电压幅度校准
数字驱动信号单元设置幅度准确度校准连接如图 3所示 , 将示波器探头与被校系统的老化板上数字驱动信号管脚相连接 , 探头的地端与系统的地管脚连接。被校系统编制程序设置数字驱动 信号 单元 输出 幅度 为 VX (优选 受检 点 : 2V、 5V、 10V、 18V) 的方波 , 示波器测量幅度 VS , 按公式(5)计算 设置 数字 驱动 信号 幅度 的误 差 , 将计 算结 果记录于附录 A表 A.2 中。
图 3 数字驱动信号特性参数校准连接图
ΔVD =VX -VS (5)
式中 : VX— 系统设置幅度值 , V;
VS— 幅度测量值 , V;
ΔVD—设置幅度误差 , V。
6.3.2 数字驱动信号设置脉冲宽度校准
数字驱动信号单元设置脉冲宽度校准连接如图 3所示 , 将示波器探头与被校系统的老化板上数字驱动信号管脚相连接 , 探头的地端与系统的地管脚连接。被校系统编制程序设置数字驱动信号单元输出脉冲宽度为 tWX (优选受检点为厂家技术手册中的最小编程脉冲宽度)的方波 , 示波器测量脉冲宽度 tWS , 按公式(6)计算设置数字驱动信号脉冲宽度的误差 , 将计算结果记录于附录 A表 A.3 中。
ΔtWD =tWX - tWS (6)
式中 : tWX — 系统设置脉冲宽度值 , ns;
tWS— 脉冲宽度测量值 , ns;
ΔtWD —设置脉冲宽度误差 , ns。
6.3.3 对于多个数字信号通道 , 重复 6.3.1~6.3.2 的校准步骤。
6.4 模拟驱动信号单元特性参数校准
6.4.1 模拟驱动信号单元功能正常性检查
模拟驱动信号单元功能正常性检查设备连接图如图 4所示 , 编制程序设置模拟驱动信号单元分别输出幅度 5V, 频率为 10kHz的正弦波、三角波、锯齿波和矩形波 , 使用示波器观察输出波形的幅度、频率是否正确 , 将检查结果填入附录 A表 A.4 中。
图 4 模拟驱动信号单元功能正常性检查连接图
6.4.2 模拟驱动信号单元设置频率校准
模拟驱动信号频率校准的连接图如图 4所示 , 编制程序设置模拟驱动信号单元输出VPP为 5V, 频率为 FX (优选受校点为 1Hz、1kHz、10kHz、30kHz) 的正弦波 , 示波器测量频率为 FS , 按公式(7)计算设置模拟驱动信号频率的误差 , 将计算结果记录于附录 A表 A.5 中。
ΔFA =FX - FS (7)
式中 : FX— 被检系统设置频率值 , Hz;
FS— 频率测量值 , Hz;
ΔFA—设置频率误差 , Hz。
6.4.3 模拟驱动信号单元电压设置校准
模拟驱动信号单元电压校准的连接图如图 5所示 , 编制程序设置模拟驱动信号单元输出频率为 10kHz, 幅度为 5V 的正弦波 , 选取适当的负载 , 使被校单元的负载不小于满载电流的 50%(推荐负载为满载的 50% ~ 80%点)。设置数字电压表为交流电压测量模式 , 测量驱动信号的设置电压 , 按照公式(8)计算设置电压的误差 , 将计算结果记录于附录 A表 A.6 中。
图 5 模拟驱动信号单元电压设置校准连接图
ΔUA =UX -US (8)
式中 : UX— 电压设置值 , V;
US— 电压测量值 , V;
ΔUA—设置电压误差 , V。
6.4.4 对于多个模拟信号通道 , 重复 6.4.1~6.4.3 的校准步骤。
6.5 老化区器件电源单元电压设置校准
老化区器件电源设置电压校准连接如图 6所示 , 数字电压表设置为直流电压测量方式 , 自动设置量程。考虑到系统老化器件电源的带负载能力 , 应同时将所有老化区的电源接入相同的负载电阻。 被校系统编制程序设置老化板器件电源单元电压 VX (优选受检点 : 2V、5V、10V、18V) , 用数字电压表测量电压 VS , 按照公式(9)计算设置电压误差 , 将计算结果记录于附录 A表 A.7 中 , 对于多个老化区器件电源将重复上述校准步骤。
ΔVPS =VX -VS (9)
式中 : VX— 被检系统设置电压值 , V;
VS— 电压测量值 , V;
ΔVPS—设置电压误差 , V。
图 6 老化区器件电源参数校准连接图
7 校准结果的表述
集成电路高温动态老化系统的校准结果用校准证书或校准报告表达 , 证书或报告至少应有所校项目的校准不确定度的信息。补充内容具体见附录 B。
8 复校时间间隔
集成电路高温动态老化系统的复校时间用户根据使用情况决定 , 建议复校时间间隔为 1年 , 必要时可随时送校。
附录 A
集成电路高温动态老化系统校准证书格式
一、工作正常性检查
工作正常性 : 正常 □ 不正常 □
二、高温试验箱校准
2.1 高温试验箱校准布点图
2.2 高温试验箱校准状态
2.3 高温试验箱校准
温度设置值 : ℃
温度指示值 : ℃
表 A.1
三、数字驱动信号单元特性参数
3.1 设置电压幅度校准
表 A.2
3.2 设置脉冲宽度校准
表 A.3
四、模拟驱动信号单元特性参数
4.1 模拟驱动信号单元功能正常性检查
表 A.4
4.2 设置频率校准
表 A.5
4.3 设置电压校准
表 A.6
五、老化区器件电源单元电压设置校准
表 A.7
测量不确定度 :
.. 电压 (())
注 :校准点和允许误差限按被检仪器说明书给出。
