集成电路高温动态老化测试系统的设计

集成电路老炼试验条件分析及优化摘要：元器件生产厂商生产出的同一批产品，可能由于设计材料、生产工艺过程中的问题而产生固有缺陷，导致同一批产品中各个元器件的可靠性并不相同。

在后续装机应用中，随着时间的延长，在工作环境应力作用下，元器件会出现早期失效，即浴盆曲线的早期失效期。

为提高元器件装机应用的使用可靠性，需开展元器件老炼试验。

依据标准规范，给受试电子元器件施加规定时间的电应力与温度应力，以激活早期缺陷，剔除存在缺陷且可能导致早期失效的元器件。

关键词：集成电路；老炼试验；条件分析；优化1动态老炼试验的实现方式动态老炼的主流方式是基于老炼设备来实现。

老炼设备主要由温度试验箱、电源、信号驱动电路、检测电路及老炼板构成。

老炼箱提供试验所需的环境应力条件。

老炼板则通过金手指插接到老炼箱的对应插槽中，用于电信号的传输。

被检测器件置于老炼板上面的器件插座中。

动态老炼主要用于数字器件，通过脉冲信号驱动器件不停地处于翻转状态。

这种方式可以在短时间内对器件进行高强度的老化试验，从而判断其可靠性和寿命。

最高额定工作温度和最高额定工作电压下老炼168h～240h，可以模拟出极端环境下的器件使用情况，更真实地反映其性能和耐久度。

老炼设备的主要功能是提供稳定的环境应力，通过模拟器件在实际使用情况下的工作状态，对器件的可靠性进行检测和评估。

老炼箱提供了稳定的温度和湿度条件，能够模拟出高温、低温、高湿、低湿等各种环境条件，以测试器件在不同环境下的稳定性和耐受性。

而老炼板则是连接器件和老炼箱之间的桥梁，通过传输电信号，实现对器件的动态控制和监测，以确保老化试验的准确性和可靠性。

2集成电路老炼试验条件分析2.1老炼试验条件分析老炼是指将电子元器件在一定的条件下进行加速老化测试，以模拟器件在使用过程中的老化情况，以此来评估电子元器件的可靠性和寿命。

老炼条件包括老炼温度和时间。

但是在确定老炼条件时，需要综合考虑性能及成本等因素。

其中，考虑器件失效率的影响是非常重要的。

集成电路高温动态老化系统硬件研制摘要：随着科技的不断发展和日益增长的市场需求，高温集成电路的研究和开发变得越来越重要。

本文重点介绍了一种集成电路高温动态老化系统的硬件研制，该系统主要包括温度控制器、温度监测单元、功率放大器、信号发生器以及数据采集器等组成。

通过将待测试集成电路与系统相连接，针对不同的工作条件，在一定范围内对集成电路进行高温老化测试，探究集成电路在长时间高温环境下的动态性能变化规律。

实验结果表明，该系统具有稳定、可靠的测试性能，在高温环境下，能够有效模拟实际工作情况，为进一步研究高温集成电路的老化机理提供了有力的技术支持。

关键词：集成电路；高温动态老化；系统硬件；测试性能；老化机理正文：1. 研究背景在现代电子技术应用中，大多数系统需要运行在高温环境中，例如汽车发动机、航空发动机、电力变压器、航天器等。

因此，高温集成电路的研究和应用越来越重要，尤其是在军事、航天等领域中。

高温环境会对集成电路的电学性能、逻辑功能等产生不同程度的影响，甚至可能导致其失效。

因此，研究高温集成电路的老化机理和测试方法是目前亟待解决的问题。

2. 研究内容针对上述问题，本文重点介绍了一种集成电路高温动态老化系统的硬件研制。

该系统主要包括以下组成部分：（1）温度控制器：该部分负责控制测试环境的温度，利用PID控制算法稳定控制温度，从而保证测试的准确性和可靠性。

（2）温度监测单元：该部分负责测量测试环境的温度，并将其实时反馈给温度控制器，从而实现反馈控制的目的。

（3）功率放大器：该部分负责将信号发生器产生的测试信号放大，从而驱动待测试集成电路。

（4）信号发生器：该部分负责产生各种测试信号，如正弦波、方波、序列等，以模拟不同的工况和应用场景。

（5）数据采集器：该部分负责采集和存储待测试集成电路的输出信号，并通过计算机等外部设备进行后续数据处理和分析。

3. 实验结果与分析本文采用单片机为核心控制器，完成了集成电路高温动态老化系统的硬件研制。

Open Journal of Circuits and Systems 电路与系统, 2014, 3, 53-58Published Online December 2014 in Hans. /journal/ojcs/10.12677/ojcs.2014.34009Design of High-Speed Driving Board forIntegrated Circuit of Burn-In Test SystemRong Zeng*, Fuhong Zhang, Jinfu LouSchool of Communication Engineering, Hangzhou Dianzi University, HangzhouEmail: *1404769719@Received: Oct. 29th, 2014; revised: Nov. 13th, 2014; accepted: Nov. 29th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractWith the rapid development of production technology for large-scale integrated circuits, applica-tions of multi-pin package chip, large capacity memory and large scale of embedded microproces-sor are more and more widely used [1]. Domestic integrated circuit of dynamic burn-in system has been unable to meet the demand. In this paper, taking advantages of FPGA/CPLD high integration, flexible design, etc., it designs and implements high-speed driving board system applied in a new generation of dynamic burn-in system. The system takes the EPM570T144I5N of MAXII series chip in Altera Company as the core. Through the verification of FPGA/CPLD hardware platform, each module of the system works normally and can meet the requirements of driving ability.KeywordsIntegrated Circuit, Dynamic Burn-In, Driving Board, FPGA集成电路动态老化测试系统中高速驱动板设计曾榕*，张福洪，楼津甫杭州电子科技大学通信工程学院，杭州Email: *1404769719@收稿日期：2014年10月29日；修回日期：2014年11月13日；录用日期：2014年11月29日*通讯作者。

集成电路老化试验温度测控系统的设计摘要：集成电路广泛应用于航空、航天、通信、工业控制等行业，一些工作严苛的工作场所对集成电路的可靠性要求很高，因此需要对每个器件在常温和额定功率条件下进行常规的老化测试。

借助单片机作为下位机实现现场温度采集，结合LabVIEW的测控技术和智能化功能，可有效实现对温度的检测与控制。

关键词：集成电路老化测试 LabVIEW 单片机温度测控一、引言航空航天、军工、电子、通讯行业等领域对集成电路的工作稳定性要求相当高，生产企业在将集成电路、分列器件投放生产时，必须进行高、低温老化、测试、筛选及可靠性试验，以确保集成电路的可靠性。

集成电路生产厂家常常要根据不同要求环境的集成电路进行不同测试。

主要针对集成的高低温老化测试而进行设计。

所谓老化测试，就是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。

基于以上的因素考虑，既要准确采集集成器件老化程度的温度数据，又要实现数据的保存并且有效地降低测试成本。

可借助单片机作为下位机实现现场温度采集，利用LabVIEW作为测控系统，实现对温度的检测与控制，这样的上下位配合，实用性高，灵活度高，成本低且稳定可靠。

二、总体设计方案为了实现温度检测系统提出的各项具体功能，将整个系统分解为上位机和下位机两个部分：上位机为装有LabVIEW2021软件的PC机，利用LabVIEW开发环境设计上位机的监控界面，上位机部分完成对硬件的驱动、数据显示、处理与存储及人机交互操作界面的生成。

通过USB转RS232串行口与STC89C52单片机通信，读取温度传感器DS18B20的温度测量数据，从而实现对温度参数的实时采集。

三、硬件接口电路设计bView平台与单片机串口通信硬件接口电路设计在本设计中，作为下位机的单片机负责数据的采集和通信，而上位机以PC 机为操作平台，接收数据和保存数据，二者之间的核心在于数据通信。

高温环境下集成电路器件测试的器件热失效研究近年来，随着集成电路器件技术的不断发展，高温环境下集成电路器件测试及其器件热失效的研究成为了电子工程领域的热点之一。

在高温环境中，集成电路器件可能面临着诸如电导率降低、击穿、氧化、膨胀等一系列问题。

因此，针对高温环境下集成电路器件的热失效问题进行深入研究，对于提高器件的稳定性和可靠性具有重要的意义。

一、高温环境下集成电路器件测试平台的建立为了研究高温环境下集成电路器件的性能和热失效问题，首先需要建立一个适合的测试平台。

该测试平台应具备以下几个方面的特点：能够在高温环境下稳定工作、具备温度控制功能、能够提供电力供应、具备数据采集和分析功能等。

在搭建测试平台时，需要选择合适的实验设备和仪器。

例如，热台在高温环境下可以提供稳定的温度条件，热台的温度范围应能覆盖所需研究的高温温度范围。

同时，应该配备高性能的数据采集设备，以便能够准确地记录和分析集成电路器件在高温环境中的性能和失效情况。

此外，还需要考虑辅助设备的选择，如散热装置、环境控制设备等。

二、高温环境下集成电路器件测试方法的研究在建立了适合的测试平台之后，下一步是对高温环境下集成电路器件进行测试的方法进行研究。

目前常用的测试方法主要有静态测试和动态测试两种。

静态测试是指将集成电路器件固定在高温环境中，观察器件的静态性能变化和失效情况。

通过对器件的静态参数进行测量和分析，可以评估器件在高温环境下的稳定性和可靠性。

这种测试方法适用于需要长时间连续工作的场景，如航天器件、汽车电子等。

动态测试是指在高温环境中对集成电路器件施加不同的电压、电流等动态刺激，并通过测量器件的响应来评估其性能和失效情况。

这种测试方法适用于对器件的瞬态响应和动态特性进行研究，如高速信号传输器件、微处理器等。

三、高温环境下集成电路器件的热失效机制研究高温环境下，集成电路器件可能会发生多种热失效机制，如热电效应、热膨胀、局部热聚焦等。

针对这些机制的研究，有助于深入理解器件在高温环境下的性能变化和失效，为提高器件的稳定性和可靠性提供理论依据。

集成电路高温动态老化测试系统的设计预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制集成电路高温动态老化测试系统的设计摘要:为了替换早期失效的IC芯片,进一步提高整机的产品质量,文章针对系统采用的上位机、下位机,通过串口通信,构成分散式检测系统,对IC芯片进行高温老化并检测。

并且本系统已成功应用于本公司筛选室对入厂的IC芯片进行老化筛选,测试出效果良好。

关键词:集成电路;高温老化;动态测试随着信息技术的迅猛发展,半导体集成电路被广泛地应用于各个领域,集成电路的可靠性也越来越得到人们的关注。

众所周知,电子元器件的失效现象因工作阶段(加电应力时间)而异,可分为“早期失效”、“随机失效”和“耗损失效”。

批量很大的一批产品,未经任何老化措施即投入使用,会发现该批产品在开始时失效率很高,但很快就逐渐降低,这就是“早期失效”现象,其原因是由于元器件的制造缺陷所至。

对电子元器件进行老化筛选试验的目的正是剔除易发生“早期失效”的元器件,使批量元器件缩短失效期,提前进入稳定的工作期,从而提高整机可靠性。

1国内同类产品的现状,发展趋势及对比分析在国内同类产品中,经相关用户使用后反映较好的是杭州可靠性仪器厂生产的高温动态老化系统,它通用性好,测试工位多,但缺点是测试功能少,只能测试老化板两边几个芯片的输出信号,其余的测不到,且价格比较高。

相比之下,文章介绍的设计方案虽没有那么多工位,但针对性强,而且对每个输出管脚都进行完备性测试,有数据可查(保存历史数据),还有自动巡检功能等,价格也比较低。

2设计依据本系统根据集成电路的电性能及老化的具体要求设计。

3设计的基本原则该系统是一个集信号检测、数据传输和处理于一体的实时数据采集与处理系统。

要求性能好,工作稳定可靠,操作、使用、维修灵活方便。

设计的基本原则如下:①系统各项指标满足相关的国家标准。

②部件选用要求质量好,安全、可靠,以保证系统具有优良的性能。

摘要：在数／模混合集成电路设计中电压基准是重要的模块之一。

针对传统电路产生的基准电压易受电源电压和温度影响的缺点，提出一种新的设计方案，电路中不使用双极晶体管，利用PMOS和NMOS的阈值电压产生两个独立于电源电压和晶体管迁移率的负温度系数电压，通过将其相减抵消温度系数，从而得到任意大小的零温度系数基准电压值。

该设计方案基于某公司0.5μm CMOS工艺设计，经HSpice仿真验证表明，各项指标均已达到设计要求。

电压基准是混合信号电路设计中一个非常重要的组成单元，它广泛应用于振荡器、锁相环、稳压器、ADC，DAC等电路中。

产生基准的目的是建立一个与工艺和电源电压无关、不随温度变化的直流电压。

目前最常见的实现方式是带隙(Bandgap)电压基准，它是利用一个正温度系数电压与一个负温度系数电压加权求和来获得零温度系数的基准电压。

但是，在这种设计中，由于正温度系数的电压一般都是通过晶体管的be结压差得到的，负温度系数电压则直接利用晶体管的be 结电压。

由于晶体管固有的温度特性使其具有以下局限性：(1)CMOS工艺中对寄生晶体管的参数描述不十分明确；(2)寄生晶体管基极接地的接法使其只能输出固定的电压；(3)在整个温度区间内，由于Vbe和温度的非线性关系，当需要输出精确的基准电压时要进行相应的曲率补偿。

为了解决这些问题，提出一种基于CMOS阈值电压的基准设计方案。

它巧妙利用PMOS和NMOS阈值电压的温度特性，合成产生与温度无关的电压基准，整个电路不使用双极晶体管，克服了非线性的温度因子，并能产生任意大小的基准电压值。

1 传统带隙电压基准电路图1为典型带隙基准的原理示意图。

假设R1=R2，根据运算放大器两输入端电压相等的原则，可以得到Va=Vb，又Vbe1-Vbe2=VTlnn，因此输出电压为：Vbe在室温下的温度系数约为-2．0 mV／K，而热电压、VT在室温下的温度系数约为0．085 mV／K。

合理设置R2，R3和n的值，可以得到零温度系数的基准电压。

从原理到应用——浅谈集成电路高温动态老
化系统
集成电路高温动态老化系统是电子工业中重要的测试设备之一。

它能模拟集成电路在高温环境下运行的情况，对集成电路进行老化实验，从而分析电路的寿命和质量。

本文旨在从原理、设计、应用等方面，对集成电路高温动态老化系统进行全面介绍。

一、原理
高温动态老化系统主要由恒温循环水槽、供电系统、测试设备等组成。

其中，恒温循环水槽是控制系统温度的重要设备，供电系统为测试电路提供恒定的电源，测试设备主要用于测试电路运行情况。

在实验中，通过控制系统温度、测试电路工作条件等参数，模拟集成电路在高温环境下的工作情况，从而对电路进行老化实验。

二、设计
在设计高温动态老化系统时，需要根据实验要求选择不同的零部件和材料。

例如，系统温度范围、电路工作电压、电路测试频率等参数都需要根据实验要求进行定制。

此外，系统的稳定性和可靠性也是设计中需要特别关注的问题。

为了保证实验的可靠性，需要防止因测试电路工作不稳定而导致实验结果失准。

三、应用
高温动态老化系统主要用于电子工业中的集成电路质量评估。

在实际应用中，可以通过该系统对不同型号的集成电路进行测试，从而评估其老化寿命和电路质量。

此外，该系统还可用于仿真测试、电路设计优化等方面。

总之，集成电路高温动态老化系统是电子工业中非常重要的测试设备，其原理、设计及应用具有一定的技术难度，需要对电子工程技术有一定的了解。

通过本文的介绍，相信读者对该系统有了更加深入的了解。

电路老化试验箱恒温控制系统的设计关键字：电路老化恒温控制自整定PID算法0引言目前，各种电子产品应用于我们日常生活的方方面面，但是所有的电子产品都有一定的使用寿命，会随着使用时间的推移逐渐老化电路测试实验箱被广泛采用，在恒温箱温度控制系统中，一般基于单片机设计，其执行器一般采用可控硅模块，控制算法采用双位控制方法、模糊控制方法、传统：PID控制方法、模糊PID控制方法等。

采用可控硅模块作为执行机构电路实现比较复杂，并且系统可靠性难以保证。

采用双位控制方法控制精度比较粗糙，简单模糊控制方法控制精读同样不能保证。

对于具有大时滞特性的温度控制系统，传统PID控制和模糊PID控制方法都存在参数难以调整的缺点。

基于以上分析，本文提出基于固态继电器和自整定PID算法的单片机恒温控制系统，具有电路简单可靠并且控制精度高的特点。

1固态继电器的分类及其工作原理1．1固态继电器分类固态继电器(solid state relay，SSR)是用分离的电子元件、集成电路或芯片，及混合微电路技术结合发展起来的一种具有继电器特性的无触点电子开关。

SSR具有输入控制电压低、驱动电流小、无触点、电磁干扰小、绝缘耐压高、耐腐蚀、抗干扰能力强、寿命长、可靠性高等特点。

按负载电源的类型不同可将SSR分为交流固态继电器(AC－SSR)和直流固态继电器(DC－SSR)。

按AC－SSR的控制触发方式不同，又可分为随机导通(P)型和过零触发(Z)型两种。

P型AC－SSR是当控制信号输入后能立即导通，在负载电流过零时关断，因此在导通瞬间可能产生较大的干扰。

Z型AC－SSR则是当控制信号输入后，在交流电源经过零电压附近时导通，其关断条件与P型相同，故干扰很小。

1．2固态继电器的工作原理由于Z型AC－SSR具有干扰小的特性，故在此选用Z型AC-SSR作为恒温箱温度控制系统的执行器，并以图1为例介绍其工作原理。

电路由信号输入电路、零电压监测系统、工作指示电路、双向可控硅控制电路和吸收电路组成。