İleri Elektronik Uygulamaları Hata Analizi

Transkript

1 İleri Elektronik Uygulamaları Hata Analizi Tuba KIYAN

2 Tarihçe Transistör + Tümleşik devre Bilgisayar + İnternet Bilişim Çağı

3 Transistörün Evrimi İlk transistör (1947) Bell Laboratuvarları Modern transistör

4 Moore Kuralı

5 Moore Kuralı Bir çipteki transistör sayısı, işlem hızı, hafıza kapasitesi her 18 ayda kendini ikiye katlar.

6 KILIFLAMA Daha küçük, daha hızlı ve daha ucuz çiplere olan talep kılıflama teknolojilerinin de aynı hızda gelismesini sağlamıstır. Bir kılıf su önemli fonksiyonları sağlamalıdır: Entegre devre PCB montajı için uygun hale gelir ve PCB islemi sırasında entegre devreyi korur. Çevresel etkilere karsı mekanik ve kimyasal koruma sağlar. PCB'ye mekanik arayüz imkanı verir. PCB ve çip arasında iyi bir elektriksel bağlantı (isaretler ve güç kaynağı) kurmalıdır. Entegre devreden ısının uzaklatırılması amacıyla termal özelliklerinin iyiletirir.

7 KILIFLAR Kılıf direkt olarak ısı dağılımı ve çalısma hızını etkilediği için doğru kılıfı seçmek önemlidir. Single-in-Line Dual-in-Line Pin-Grid-Arrays

8 FLIP-CHIP KILIF EN YENİ TEKNOLOJİ

9 KILIF SEÇİMİ Kılıf seçimi uygulamaya bağlıdır: Yüksek yoğunluklu devreler-->çok küçük kılıflar Yüksek band genisliği-->düsük empedans Yüksek güç--> iyi termal cevap

10 Hata Analizi Her üretilen çip teste tabii tutulur. Buna üretim testi denir ve üretim prosesinin kritik bir aşamasıdır. Çalışan çiplerin çalışmayanlardan ayrılması lazım. Hata analizi, hatanın nedenini belirlemek için data toplama ve analiz etme işlemine denir. Üretimde özellikle elektronik endüstrisinde yeni ürünlerin geliştirilmesi ve mevcut ürünlerin iyileştirilmesi açısından önemli bir disiplindir. Hatalar ikiye ayrılabilir: Prosesden kaynaklanan hatalar: Açık devre, kısa devre, eşik gerilimindeki oynamalar vb. Tasarımdan kaynaklanan hatalar

11 Prob İstasyonu (Probe Station) Mikroskop görüntüsü

12 Otomatik Test Ekipmanı (Automatic Test Equipment-ATE) Maximum frekans 1-2 milyon dolar Ana ünite, test başlığı, soğutma ünitesi ve workstation Ana ünite Test başlığı

13 Test DC Test: Çipin DC akım veya gerilimi ölçülür. Örneğin, açık devre-kısa devre testi, standby akımı testi, sızıntı akımı testi vb. AC Test: AC zaman özellikleri. Örneğin giris-cıkıs arasındaki gecikmeler. Fonksiyonel Test: Fonksiyonel tablonun doğrulanması. Giriş işareti kılıflanmış entegre devre ya da pul Karşılaştır Bozuk/Çalışıyor Beklenen Çıkış

14 SHMOO PLOT Farklı parametrelere bağlı olarak çipin çalıstığı minimum maksimum değerlerini yani çalısma marjinlerini ölçer.

15 Hataların lokalizasyonu Bazı yöntemler kullanılarak hatanın nedeni ve yeri bulunmaya çalışılır. Atomik Kuvvet Mikroskopu (AFM) Foton Emisyonu Mikroskopu (PEM) Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM)

16 Photon Emission Microscopy Foton Emisyonu Mikroskopu - PEM

17 FOTON EMİSYONU MİKROSKOPU Elektron ve delikler çok yüksek hızlara ulastıklarında veya bir potansiyel duvarını astıklarında enerjilerini kaybederler ve elektron-delik çiftleri rekombine olur ve bu enerji foton olarak yayılır. Bu yayılan ısık bir mikroskop ve hassas bir fotodedektör ile algılanır ve bir görüntü olusturulur.

18 PEM Deney Düzeneği x0.8 x5 ATE CCD Camera x25 x100 Optical Microscope Light Source Power Supply DUT input Pulse Generator

19 Atomik Kuvvet Mikroskobu (Atomic Force Microscope -AFM) AFM, bir ince iğne ve taşıyıcı uçtan oluşur. İğne ve taşıyıcı uç bir yüzeyi tararken yüzey ile iğne arasında oluşan interatomik kuvvet iğnenin hareket etmesine veya taşıyıcı ucun eğilmesine neden olur. Bir laser ışını taşıyıcı uca gönderilir. Lazer ışının yansıması ile transmisyonu arasındaki farktan taşıyıcı ucun oryantasyonu hesaplanır

20 Atomik Kuvvet Mikroskopu Sabit kuvvet: animasyonları Sabit yükseklik:

21 SEM SEM bir elektron mikroskobudur. Yüksek enerjili elektronlar ile görüntülenecek olan yüzey taranır. Elektronlar yüzeydeki atomlarla etkileşirler

22 SEM (II) - İkincil (secondary-se) elektronlar kullanılarak yüzey topografisi elde edilir. Elektronların geliş açısına dik olan yüzeyler daha koyu gözükür. Çözünürlük 0.5 nanometre - Geri yansıyan elektronlar (backscattered electrons- BSE) kullanılarak farklı kimyasal maddeler tespit edilir. Ağır elementlerden elektronlar daha güçlü yansıyacağı için daha parlak gözükür. BSE SE