JP2006071585A - バーンインテストボード - Google Patents

Abstract

【課題】 バーンインボードが大型化すると被検査半導体集積回路に所要の電源
電圧が供給できなくなり、適正なバーンインテストができない。
【解決手段】 本発明になるバーンインテストボードは、複数の被検査半導体集
積回路を実装するＩＣソケットと電子部品を搭載する多層プリント配線板でなる
バーンインテストボードにおいて、前記被検査半導体集積回路の所要の電源電圧
より高い電圧の供給を受けて、この所要の電源電圧に変換する電圧変換部を有し
、この電圧変換部は前記被検査半導体集積回路ごとに設けることを特徴とするも
のである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体集積回路を高温環境下に置き電圧や信号を印
加し、この半導体集積回路の初期不良や製造工程での不具合を取り除くバーンイ
ンテストに使用されるボードに係り、特に低電圧で使用される半導体製品のバー
ンインテストに用いられるバーンインテストボードに関するものである。

半導体集積回路は他の製品と同様に、初期故障が非常に高い確率で発生する。
そこで半導体集積回路のバーンインテストは特にこの初期故障に注目して、これ
を除去しようとするテスト方法である。
一般的に半導体集積回路の初期故障、初期不良は０．１パーセントから５パー
セントの割合で発生し、２５°Ｃ程度の常温で、通常の動作状態における最初の
数時間から１０００時間ぐらいで発生することが判明している。

初期故障は設計上あるいは製造上の欠陥に起因するするものであり、１００時
間位で故障するものもあれば、その１０倍の１０００時間位まで故障しないもの
もある。そこで、出荷試験で初期故障の発生するものを除去する必要が生じるが
、使用状態を想定した環境下で１時間程度の短時間、半導体集積回路を動作させ
て出荷試験を行っても、全数合格する可能性が高く、また、そうであるからとい
って、初期故障が発生する可能性のある１０００時間程度も出荷試験をし続ける
のは経済的でないばかりか、半導体集積回路の生産だけでなく、それを使用する
最終製品の生産に大きな影響を及ぼす。

そこで、半導体集積回路の動作温度を常温ではなく、もっと高い温度に上昇さ
せることで、故障を加速させることができるということが考え出された。例えば
、５０°Ｃにおける１０００時間の試験は１２５°Ｃにおける約３０時間の試験
に相当する。この考え方に基づき故障を加速試験し、できる限り効率的に試験を
実施し、初期故障を起こす半導体集積回路を使用前に除去しようとして考え出さ
れたものがバーンインテストである。

このバーンインテストを行うものがバーンイン装置である。
図４に模式的にバーンイン装置を示し、この図を参照しながらバーンイン装置
について説明する。

図４に示すバーンイン装置１００は、バーンインチャンバ１０１と半導体集積
回路に入力するための検査信号を生成するパターンジェネレータ１２１を備えて
いる。また、図示しないが半導体集積回路に所要の電圧を印加する電源供給部も
備えている。

バーンインチャンバ１０１内には、複数のバーンインテストボード１０２がそ
れぞれコネクタ１０３に接続されて保持されている。ここでは、２枚のバーンイ
ンテストボード１０２を示したが、バーンインテストボード１０２同士の間には
上下方向に互いに間隔をおいて、さらに複数のバーンインテストボードが収納さ
れる。各バーンインテストボード１０２には多数の半導体集積回路１０４が検査
信号、電源電圧が入力可能に載置されている。

バーンインチャンバ１０１の外側には、パターンジェネレータ１２１と接続さ
れた信号線１２２とバーンインテストボード１０２との間にこのバーンインテス
トボード１０２とそれぞれ対応するドライバボード１２３がコネクタ１０３の外
側部分に接続され保持されている。同時に図示しない電源供給部からの電源線も
ドライバボード１２３を介して接続されている。

ドライバボード１２３上には、パターンジェネレータ１２１からの検査信号を
駆動するドライバおよびバーンインテストボード１０２上の各半導体集積回路１
０４に対する期待値信号とその出力信号とを比較して比較結果をパターンジェネ
レータ１２１に出力するコンパレータ等の、複数の能動素子１２４が載置されて
いる。

このようなバーンイン装置を用いて、半導体集積回路はバーンインテストが実
行され、初期故障を起こす可能性のある半導体集積回路を市場に出荷されるのを
回避している。
ところで、最近の電子機器は、携帯電話、ノートパソコン、デジタルムービー
などに代表されるモバイル機器のように、機能や性能を高めながら小型化、低消
費電力化、軽量化が図られている。そのため、これらの電子機器に使用される半
導体集積回路も従来の半導体集積回路より低電圧で動作するものが製造されるよ
うになってきている。例えば、従来６Ｖ程度の電源電圧で動作していたものが３
．３Ｖとか１．８Ｖの電圧しか必要としなくなってきている。

したがって、バーンイン装置も低電圧の半導体集積回路に対応できるようにす
る必要がある。本願出願人の知る限りにおいては、低電圧の半導体集積回路に対
応するバーンイン装置は印加する電圧を半導体集積回路が必要とする電圧に調整
するものであり、特に半導体集積回路の電源電圧が低電圧化されたからといって
バーンイン装置に工夫が施されているものではない。

一方、半導体集積回路の複雑化、そして一度に多数の半導体集積回路のバーン
インテストを実行するために、バーンインテストボードは高多層化と基板サイズ
の大型化が進んでいる。
このような中で、半導体集積回路のバーンインテストは従来のバーンイン装置
を用い、かつ従来のバーンテストボードを大型化したものを使用して実施されて
いた。

図３にこのような従来のバーンインテストボードの模式図を示す。
図３において、２０はバーンインテストボード、２１はバーンインテストに必
要な電源やテスト信号を入出力するコネクタ部、２２はバーンインテストボード
に多数搭載される被検査半導体集積回路実装部である。そして、図３におけるバ
ーンテストボード２０および被検査半導体集積回路実装部２２がそれぞれ図４の
バーンインテストボード１０２および各半導体集積回路１０４に相当する。また
、図３のコネクタ部２１が図４の符号を付していないコネクタ部に相当する。

バーンインテストボード２０は、図４に示すようなバーンインチャンバ１０１
に収納され、コネクタ１０３と勘合される。そしてこのコネクタ１０３を介して
パターンジェネレータ１２１や図示しない電源供給部からのテスト信号や電源電
圧をバーンインテストボード２０に印加される。

以上のように、半導体集積回路のバーンインテストは従来のバーンイン装置を
使用し、かつ従来のバーンインテストボードを大型化したものを使用して実施さ
れており、低電圧の半導体集積回路への対応はバーンインテストボードに供給す
る電圧を所要の低電圧に低下させることで実現してした。
しかしながら、バーンインテストボードが大型化することと半導体集積回路の
電源電圧が低電圧化することにより次のような問題点が生じている。

イ．従来から存在したが、所要の電圧が高かったために問題とならなかったバ
ーンインテストボード上での電圧降下により、電圧供給端子から遠い部分では所
定の電圧を割り込み半導体集積回路に適正な電圧が印加されず、適正なバーンイ
ンテストができない。
ロ．これも従来から存在したが、所要の電圧が高かったために問題とならなか
ったテストに必要な信号線間のクロストークノイズや被検査半導体集積回路自体
がテスト動作時に発生する半導体集積回路のセルの書き込み／読み出しに伴うス
イッチングノイズが電源に重畳され、電圧が低下したのに伴い、無視できないレ
ベルとなりバーンインテストに供される半導体集積回路の動作に影響を与え、最
悪はこの半導体集積回路を破壊することがある。
ハ．また、このようにして電源に重畳されたノイズは、電源パターンとグラン
ドパターンがベタパターンで形成され、その間にテストに必要な信号パターンが
形成されているため、テスト信号パターンにも重畳され、そのためテスト信号に
乱れが生じ、適正なバーンインテストができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、被検査半導体集積回路
ごとに電圧変換部を設けることで電圧供給端子から遠い位置でも所要の電圧を印
加できるようにすることで適正なバーンインテストが実行可能なバーンインテス
トボードを提供することを目的とする。

本発明になるバーンインテストボードは、複数の被検査半導体集積回路を実装
するＩＣソケットと電子部品を搭載する多層プリント配線板でなるバーンインテ
ストボードにおいて、前記被検査半導体集積回路の所要の電源電圧より高い電圧
の供給を受けて、この所要の電源電圧に変換する電圧変換部を有することを特徴
とするものである。

また、本発明になるバーンインテストボードにおける電圧変換部は被検査半導
体集積回路ごとに設けることを特徴とするものである。

また、本発明になるバーンインテストボードにおける前記電圧変換部の電圧変
換には３端子レギュレータを用いることを特徴とするものである。
そして、この電圧変換部を構成する電圧変換回路が二重化されていることを特徴
とするものである。

請求項１〜２に係る発明によれば、課題を解決するための手段に述べたような
構成を採用することとしたので、バーンインテストボードが大型化した場合でも
、バーンインテストボード上の搭載位置にかかわらず、被検査半導体集積回路に
所要の電圧を印加することが可能になる。

請求項３に係る発明によれば、課題を解決するための手段に述べたような構成
を採用することとしたので、バーンインテストボードに供給される電源にノイズ
が重畳されていても、電圧変換部でこのノイズを低減することが可能になる。ま
た、電圧変換素子である３端子レギュレータには過電流保護回路が内蔵されてい
るので、バーンインテスト中に被検査半導体集積回路が故障して過電流時のバー
ンインテストボード焼損を防止することが可能となる。

請求項４に係る発明によれば、課題を解決するための手段に述べたような構成
を採用することとしたので、バーンインテスト中に２系統ある電圧変換回路のう
ち一方が故障した場合でも、バーンインテストを続行することが可能となる。
これらのことから、長寿命で信頼性の高いバーンインテストボードを提供でき
る。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明になるバーンインボードを模式的に示す図、図２は、本発明に
なるバーンインテストボードに実装される電圧変換部の概略回路図である。

図１において、１０はバーンインテストボード、１１は被検査半導体集積回路
の電源電圧のもとになる電圧やテスト信号を入出力するコネクタ部、１２はバー
ンインテストボードに多数搭載される被検査半導体集積回路実装部、１３は前記
被検査半導体集積回路の所要の電源電圧より高い電圧の供給を受けて、この所要
の電源電圧に変換する電圧変換部である。そして、１つの被検査半導体集積回路
実装部１２には対応する１つの電圧変換部１３が割り当てられるようになってい
る。なお、コネクタ部１１および被検査半導体集積回路実装部１２はそれぞれコ
ネクタ部２１および被検査半導体集積回路実装部２２と同様なものである。

前述のように、図２は本発明に用いられる電圧変換部の概略回路図であるが、
バーンインテストの信頼性向上のために電圧変換回路を二重化している。この電
圧変換部は被検査半導体集積回路の所要電圧より高い電圧が供給されるとこの所
要の電圧に変換する機能を有するものであり、その構成は次のとおりである。

図２において、Ｑ１は出力電圧より高い電圧の供給を受けて所定の電圧に変換
する電圧変換素子である３端子レギュレータ、Ｃ１〜Ｃ３は電圧変換過程におけ
るノイズおよび発振を防止するコンデンサ、Ｒ１およびＲ２は所定の電圧を得る
ためにばらつきを調整する抵抗器、Ｄ１は保護用のダイオード、Ｄ２は二重化し
たときの逆流防止用ダイオードであり、これらで１系統の電圧変換回路を構成す
る。

一方、３端子レギュレータＱ２、ノイズおよび発振防止用コンデンサＣ４〜Ｃ
６、出力電圧ばらつき調整用抵抗器Ｒ３およびＲ４、保護用のダイオードＤ３、
逆流防止用ダイオードＤ４で、他の１系統の電圧変換回路する。
そして、所定の電圧より高い電圧の供給線と所定の電圧供給線がそれぞれ接続
され、電圧変換回路が二重化されている。この所定の電圧供給線が対応する被検
査半導体集積回路の電源端子に接続され、こうしてバーンインテストボード１０
には所定の電圧より高い電圧を供給しているにもかかわらず、被検査半導体集積
回路には所定の電源が供給可能となっている。

ここで、電圧変換素子として３端子レギュレータを使用する理由は３端子レギ
ュレータには次のような特徴があり、使い勝手がよいからである。
すなわち、所定の電圧を供給することで、予め設定された定電圧出力が簡単に
得られる集積回路であること；シンプルな構造であり、簡単に目的の性能を引き
出せること；制御方式がリニア直列制御であるから電圧変換時にノイズが発生し
ないこと；低価格であり、得られる出力電圧の種類も豊富で、しかも入手しやす
いこと；過熱保護や過電流保護回路が内蔵されているので安心して使用できるこ
と、である。

次に、本発明になるバーンインテストボードの動作について説明する。
バーンインテストボード１０は、図４に示すようなバーンインチャンバ１０１
に収納され、コネクタ１０３と勘合される。そしてこのコネクタ１０３を介して
パターンジェネレータ１２１や図示しない電源供給部からのテスト信号や電源電
圧をバーンインテストボード１０に印加する。そしてバーンインチャンバ１０１
を１２５°Ｃまたは１５０°Ｃに保持しつつ、電圧とテスト信号をバーンインテ
ストボード１０に供給し、バーンインテストを実行する。

ここで、所要の電源電圧が１．８Ｖの被検査半導体集積回路をバーンインテス
トをする場合を例にとり、本発明の特徴とするところの電圧変換動作により、所
要の電圧より高い電圧をバーンインテストボードに入力しても被検査半導体集積
回路には所要の電圧が供給されることについて説明する。
電圧変換部１３は前述のように電圧変換回路を二重化して構成されているので
、それぞれの動作は同様なものであるから、１系統の電圧変換動作について説明
する。
ここでは、３端子レギュレータとして、３Ｖ〜５．５Ｖの範囲の電圧を入力す
ることで、１．８Ｖの出力電圧が得られるものを使用することとする。

図示しない電源供給部からは所要の電源電圧より高い電圧である５Ｖを供給す
るものとする。ここで、５Ｖとしたのは、これより低い場合は、電圧変換前後の
電位差が少なすぎると電圧変換素子である３端子レギュレータの定電圧出力の安
定性が低下するので、この問題点を考慮したためであり、またこれより高い場合
は、この３端子レギュレータの入力電圧と出力電圧との差が大きくなり、この差
に応じて熱が発生するので、この発熱を可能な限り小さくするためである。発熱
は放熱フィンによって３端子レギュレータから逃がすことは可能であるが、発熱
量に応じて大きな放熱フィンが必要となり、実装上不利になるばかりでなく、３
端子レギュレータの寿命を低下させ、最終的にはバーンインテストボードの寿命
を低下させる原因となるからである。
特に最近ロードロップアウト仕様の３端子レギュレータが入手可能となり、入
力電圧と出力電圧差を更に少なくできるので３端子レギュレータの発熱を更に少
なくできるようになっている。

この供給された５Ｖの電圧３端子レギュレータＱ１の入力端子とコンデンサＣ
１の一方に接続される。コンデンサＣ１の他の一方はグランドに接続されており
、コンデンサＣ１により、５Ｖの電源線に重畳されているノイズを除去すると共
に発振を防止する。３端子レギュレータＱ１はＡＤＪ端子が抵抗器Ｒ１を介して
グランドに接続されているので、所定の電圧が入力されると出力端子から所要の
電圧である１．８Ｖの電圧を出力する。このとき３端子レギュレータＱ１の出力
端子とグランド間に直列接続された抵抗器Ｒ１とＲ２はこの出力電圧のばらつき
を調整し、１．８Ｖの電圧が出力されるようにする。

そして、抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点とグランド間に挿入されたコンデンサＣ２
はノイズの除去と発振の防止の役割を果たす。また３端子レギュレータＱ１の出
力端子にカソード側が、抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点にアノード側が接続されたダ
イオードＤ１はこの電圧変換回路の保護の役割を果たす。また、３端子レギュレ
ータＱ１の出力端子とグランド間にはコンデンサＣ３が接続され、このコンデン
サＣ３によって、出力電圧１．８Ｖの電源上に重畳されるノイズを除去すると共
に電圧変換回路の発振を防止する。こうして５Ｖの供給電圧から安定したノイズ
の少ない所要の１.８Ｖの電圧が出力される。

以上のような電圧変換回路を二重化するので、それぞれの電源出力は接続しな
ければならないが、そのまま接続したのでは、それぞれの電圧変換回路に少しで
も電位差があると、電位の高い方の電圧変換回路の出力が低い方の電圧変換回路
の出力端子に流れ込み、二重化電源としての機能を果たせなくなるという欠陥が
生じる。そのため、周知のようにそれぞれの電圧変換回路の出力端子間に逆流防
止用のダイドードを接続し、そのダイオードの出力端子を接続し、そこから所要
の出力電圧を得るようにしている。つまり、３端子レギュレータＱ１およびＱ２
の出力端子にそれぞれダイオードＤ２とＤ４のアノード側を接続し、この２つの
ダイオードＤ２とＤ４のカソード側を接続し、所要の電圧を出力し、所定の被検
査半導体集積回路実装部に供給する。
このようにして被検査半導体集積回路の所要の電源電圧が得られる。

前述したように、１つの被検査半導体集積回路実装部１２には１つの電圧変換
部１３が設けられ、それぞれ所要の電源電圧が生成されるようになっている。
このため、それぞれの被検査半導体集積回路実装部１２の近傍までは、バーン
インテストボード１０のコネクタ部１１の端子に供給された電圧である５Ｖが供
給されることになる。したがって、コネクタ部１１から遠い位置にある被検査半
導体集積回路実装部１２に対応する電圧変換部１２へ供給される電圧は従来どお
り、一定の電圧降下が生じ、おおよそ４．７Ｖ程度の電圧に低下する。
しかしながら、前述したように、電圧変換回路１２で使用する３端子レギュレ
ータＱ１、Ｑ２は３Ｖ〜５.５Ｖの入力電圧のもとで安定した１.８Ｖの電圧を出
力するものであるから、電圧変換部１３に供給される電圧が４．７Ｖ程度に低下
したとしても、被検査半導体集積回路実装部１２に実装される半導体集積回路に
は所要の電圧である１．８Ｖが供給されることになる。そして、３端子レギュレ
ータの特徴である制御方式がリニア直列制御であるから電圧変換時にノイズが発
生しない。

本発明になるバーンインボードを模式的に示す図である。 本発明になるバーンインテストボードに実装される電圧変換部の概 従来のバーンインテストボードを模式的に示した図である。 バーンイン装置を模式的に示した図である。

符号の説明

１０ バーンインテストボード
１１ コネクタ部
１２ 被検査半導体集積回路実装部
１３ 電圧変換部

Claims (4)

1. 複数の被検査半導体集積回路を実装するＩＣソケットと電子部品を搭載する多
   層プリント配線板でなるバーンインテストボードにおいて、
   前記被検査半導体集積回路の所要の電源電圧より高い電圧の供給を受けて、こ
   の所要の電源電圧に変換する電圧変換部を有することを特徴とするバーンインテ
   ストボード。
2. 前記電圧変換部は前記被検査半導体集積回路ごとに設けることを特徴とする請
   求項１記載のバーンインテストボード。
3. 前記電圧変換部の電圧変換には３端子レギュレータを用いることを特徴とする
   請求項１または２記載のバーンインテストボード。
4. 前記電圧変換部は所要の電圧変換回路が二重化されていることを特徴とする請
   求項１または２記載のバーンインテストボード。
   

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