Từ cát đến chip.

[Paddy]

Thời xa xưa........

Tình cờ thấy được vid này. Nó giống như những thời xưa khi kỹ nghể thử nghiệm mới ra đời. Các hãng tự chế ra máy tester còn handler là tay của operator. Dĩ nhiên là không có màn hình LCD mà chỉ là mấy bóng đèn tượng trưng cho bin 1, bin 2, v.v.

Chỉ có cái giống là ZIP socket thôi.

[Paddy]

Docking

Khi gắn tester vô handler hay prober thì được kêu là docking (từ động từ dock = đậu vô bến, chỗ xuống hàng, lên hàng).

Prober thì chỉ có một lối thứ là tester nằm trên.

Handler thì có hai lối.

1. Tester nằm bên cạnh vì IC "nằm đứng" như trong video ở trên bài Pick and Place Handler, và rất phổ biến cho loại gravity fed.

2. Lối kế tiếp là test nằm dưới. Lối này bây giờ thấy nhiều hơn lối trên. Tại đây thì IC nằm ngang (giống như trên bo điện). Hình dưới là máy của hãng Synax. Đầu tester được đưa vào sau máy handler rồi nâng lên để "dock" vô.





Còn đây là phía trước chỗ operator đứng bỏ IC vô máy

[Paddy]

Nghe giống mấy bác làm fab bên tq quá. Để kể chuyện đó sau.

http://www.dientuvietnam.net/forums/...tml#post695744

Quên mấy cái này.

Ngày xưa chừng 20 năm trước tớ biết một vài người hay đi qua TQ để dậy cho nhân viên dùng và sửa máy. Lúc đấy TQ chuyên mua máy thải ra từ Mỹ vì quá cũ và đem vê dùng. Vì máy quá xưa cho nên hãng làm thường là không còn mở lớp dậy, mà có lớp thì mấy bác TQ chưa chắc đã có tiền (20 năm trước 1 lớp cho operator của AMAT là $5000 cho 3 ngày) và có đủ trình độ tiếng Anh mà học (tay tớ quen phải mướn người thông dịch).

Tay này kể lại là hãng muốn dậy nhân viên sửa cái máy bị hư. Nhân viên có học rồi nhưng không biết bệnh này là gì !!!

Tớí lúc hỏi ra thì biết nhân viên trước giờ chỉ lau chùi bên ngoài cho sạch thôi, còn bên trong thì không dám mở ra !!! Hoàn toàn không có PM gì hết dù đã được dậy rồi. Máy này là loại Implanter, họ chỉ cho quick regen cho cryo pumps mỗi tuần thôi, chứ không biết là phải chay full regen, và không hiểu full regen là gì nữa.

PM là từ chữ periodic maintenance (bảo trì máy định kỳ) nhưng bây giờ còn có nghĩa là preventive maintenance (bảo trì máy trước khi có chuyện). Thường thì hãng làm máy cho biết chừng nào làm PM (theo thời gian chạy hay theo số wafer chạy) và sẽ cần làm những gì (vô dầu nhớt, lau chùi hay thay đồ mới, .v.v) giống như cuốn sách dậy bảo trì xe của các bác thôi.

Thế là tay này phải mở hết ra chỉ cho nhân viên làm. Sau đó lại chỉ thêm là mỗi tháng, 3 tháng, 6 tháng phải làm những gì, v.v. Không rõ cấp trên có biết chuyện này hay không.

Kết luận của tay này: nhờ chúng nó ngu và lười cho nên thay vì làm vài ngày, tao phải ở lại 2 tuần để dậy lại chúng nó (nhiều tiền hơn).

Tớ nói nó "gặp tao thì cho chúng nó ngu luôn, rồi mỗi 3 tháng lại bay qua sửa máy"

[T.L.M]

Câu hỏi cho các bác: Tại sao họ dùng khay kim loại rất dầy trong máy ?

Em đoán thử: để ép chân IC? chống rung? Ổn định nhiệt?

[hithere123]

Bác Paddy về hưu có mong muốn về Việt Nam tiếp tục góp sức cho môn vi mạch này không ạ? Có thể sắp tới Việt Nam có hai wafer fab luôn, một dự án 100% vốn đầu tư tư nhân (Người Việt Nam luôn), một dự án là của doanh nghiệp nhà nước. Bác mà về làm, Việt Nam chắc chắn sẽ đỡ mất tiền cho Tây trong món đào tạo chuyển giao thiết bị

[Paddy]

Em đoán thử: để ép chân IC? chống rung? Ổn định nhiệt?

Để ổn định nhiệt. Mấy cái khay kim loại dầy đó được kêu chung là "soak plate". Họ dùng nó để "ngâm" IC cho nóng lên hay lạnh xuống trước khi vô test site. Thời gian ngâm thì tuỳ theo IC, càng to, càng dầy thì phải ngâm càng lâu.

Tớ không biết máy đó có chạy lạnh được hay không, nhưng biết là chạy nóng được.

Nóng hay lạnh bao nhiêu ? Tùy hãng, tùy theo IC, tùy theo đòi hỏi của khách hàng.

Tớ đã thấy từ -40C tới 150C trong handler. Có khi lúc chạy "hand test" tại -60C và 200C luôn.

[Paddy]

Bác Paddy về hưu có mong muốn về Việt Nam tiếp tục góp sức cho môn vi mạch này không ạ? Có thể sắp tới Việt Nam có hai wafer fab luôn, một dự án 100% vốn đầu tư tư nhân (Người Việt Nam luôn), một dự án là của doanh nghiệp nhà nước. Bác mà về làm, Việt Nam chắc chắn sẽ đỡ mất tiền cho Tây trong món đào tạo chuyển giao thiết bị

Về hưu rồi mà còn bắt tớ đi cầy tiếp à ?

[Paddy]

Strip Handler

Đối với những IC quá nhỏ hoặc dễ cong chân thì thay vì đóng gói từng con một, họ đóng gói thành một miếng lớn chứa từ vài chục tới vài trăm IC. Miếng này được kêu là strip.

Máy chạy nó thì kêu là strip handler.

Tiện lợi cho loại này là thử một lần cả chục con IC luôn, chứ không phải vài con như máy handler thường. Máy handler thường mà tớ đã thấy thì chỉ thử nghiệm tới 16 con IC cùng một lúc thôi. Có những máy khác tốt hơn, nhưng tớ không biết nó tới bao nhiêu con IC.


Các bác coi link dưới cho biết về máy này.

[Paddy]

Strip

Xem tiếp vid dưới về một loại máy làm strip. Lối làm này không có gì là mới mẻ hết. Từ xưa đến giờ họ đã làm như vậy thôi. Sau đó họ cắt ra thành từng con IC rồi đi qua khâu thử nghiệm.

Một ai đó đã nghĩ ra tại sao không thử trước rồi cắt ra sau. Từ đó lối làm này thành thông dụng cho những IC nhỏ, nhất là loại CSP (hay thấy trong các IC dán).

Các bác để ý phút 1:00 thì là hình 1 con IC trong strip. Nhưng chân con này dính mấy con chung quanh đó thì làm sao mà thử với nghiệm được ? Cái khâu này chỉ làm phần gắn vô thôi. Sau đó họ đưa qua khâu cắt. Khâu cắt này không cắt rời IC ra khỏi strip mà chỉ cắt rời các chân giữa các IC thôi. Thế là từng con IC (vẫn dính trên strip) hoàn toàn không giây dưa tới các con chung quanh.

Một lối là tớ đã thấy là họ đem mấy strip này gắn lên một màng nhựa. Họ cắt rời từng con. Đem ra thử nghiệm. Song rồi họ đem quá nướng trong lò dùng tia UV. Tia này làm loại keo trên màng nhựa cứng lại và mất chức năng dính của nó, sau đó họ dùng máy "nhặt" mấy con IC này ra bỏ vô khay hay ống rồi đem bán.

[Paddy]

Testing Personnel

Khâu Test (thử nghiệm) là nghe thì đơn giản nhưng thật ra cần đến rất nhiều người. Mỗi hãng có một lối làm riêng và nhiều khi có những tên riêng cho những người làm việc. Đây là lối kêu chung trong kỹ nghệ mà tớ biết.

TE: Test Engineer. Người ngồi viết chương trình thử. Rành về program và tester.

Design Engineer: Thường dùng để chỉ nhóm người chế tạo ra con IC. Hoàn toàn không liên hệ với test floor.

PE: Product Engineer, trong coi về phần Test, Statistical Analysis. Liên hệ giữa TE, production line, test floor, hardware design, v.v. Không rành lắm về program và tester. Thường là giấy tờ hơn là kỹ thuật.

Burn-in: khâu "nướng" chip. Lo về reliability và nướng.

FA: Failure Analysis. Tìm kiếm tại sao con IC không chạy được. Bác sĩ chuyên về Micro-sugery: chuyên mổ IC (tên cho mấy người ngồi mổ chip. Danh từ BS là tếu ra thôi, thường thì bằng 2năm).

Hardware design: lo về load board (LB), probe card (PC), docking hardware (mechanical interface giữa tester và prober/handler - không biết tiếng VN kêu là gì). Bề LB và PC thì dân PCB layout lo về vẽ, một số sẽ chuyên về socket cho LB (và PC cho bump wafer), các loại 'kim' cho LB.

Hardware: nói chung về các bác chuyên thử và sửa chữa PC và LB.

Tester maintenance: chuyên sửa chữa tester, handler, prober. Có hãng chia 2 nhóm (test và handler/prober), nhiều hãng không.

Operator: người đứng chạy máy. Có hãng thì bắt Tester Maitenance chạy máy luôn.

[Paddy]

Test Program.

Nhiệm vụ chính của TE là viết test program (TP) để thử nghiệm IC.

Thường thì TP có vài phần chính. Lấy ví dụ một AND gate 2 chân nha.

Đầu tiên thì TP sẽ thử coi con IC hay die có dẫn điện hay bị ngắn mạch. Đây được kêu chung là Continuity Test. Lý do cũng đơn giản thôi. Điện không vô thì thử làm gì nữa.

Đa số các chân I/O đều được nối vào 1 cặp diode gắn ngược để bảo vệ mạch điện khi điện cao hơn Vcc hay thấp hơn GND. Họ dùng những diode này và thêm vài điện trở ở ngoài để thử các chân này. Cái test này gần như các IC đều phải trải qua. Tớ chưa thấy TP nào mà không có phần này hết. Có bác nào viết TP thì cho thêm ý kiến.


Sau đó thì tùy theo loại IC mà họ thử thêm vài thứ khác nữa.

Ví dụ cho AND gate thì họ cho input là 00, 01, 10 và 11 rồi đọc chân output. Nếu không đúng như một AND gate thì sẽ bị loại ngay. Phần này hay được kêu là functional test.

Kế tiếp là họ thử xem nó chạy với vận tốc nào. Thí dụ con IC được bảo đảm chạy nhanh tới 10 ns. Nếu mới 15 ns mà không được thì vô thùng rác.

Rồi họ thử độ tải của nó. Chung với ít relay và điện trở trên LB/PC họ coi nói có cho ra hay nhận vô được đúng mA mà người design đã muốn. Thí dụ chân output có thể cho ra 100mA, nhưng mới tới 80 mA mà điện thế rơi xuống từ 5V đến 3V thì IC không đủ tải rồi.

TE viết TP theo thứ tự đàng hoàng. Tức là phải "đậu" từng bước một, trước khi qua "cửa ải" kế tiếp. Nếu không qua được một cửa nào đó là rơi và không được đưa tớ của kế tiếp. Lý do rất đơn giản là nếu AND gate mà chạy không ra AND gate thì ai mà thèm thử vận tốc và độ tải của nó làm gì nữa cho mất thì giờ ???

Tuy nhiên trong lúc làm R/D họ cho chạy hết từ A-Z. Trong kỹ nghệ kếu là "continue on fail", tức là tiếp tục thử nghiệm "dù rằng" bị rơi (tạm dịch). Họ dùng các dữ kiện từ đó mà đem qua bên FA để xem phần nào trong IC gây ra các lỗi.

[Paddy]

Test Vector.

Trong post trên thì TP cho lệnh 00,01,10 và 11 rồi sẽ muốn nhận được từ chân output là 0,0,0 và 1. Nếu không có được (trong một thời gian nào đó - propagation delay, response time, v.v.) thì con IC không chạy đúng như một AND gate.

Cái phần dữ kiện mà "ra" và "đọc" lệnh từ IC kêu test vector. Bác nào biết tiếng Việt kêu là gì thì bổ túc thêm. Đối với một AND gate thì các bác mất vài giây để hiểu được test vector. Nhưng đối với các con như uP hay DSP thì sao ?

Các TE không có thì giờ mà ngồi học về con IC mới và viết ra được test vector. Đây là lúc các bác DE được cần tới. Khi các DE chế tạo con IC thì họ đã chạy simulation rồi, tức là họ đã viết ra test vector từ khi còn trên giấy tờ. TE chỉ cần lấy test vector từ DE và bỏ vô thôi. Họ chỉ viết thêm phần thử continuity, tải, vận tốc, v.v là xong rồi.

Nhiều người không biết nên cho rằng TE phải rành về IC mới làm được. Cái này chỉ đúng một vài phần thôi. Đối với những thứ như ASIC, MCU, DSP thì làm sao mấy bác TE về IC bằng các bác DE được. Ngoài ra họ (TE) cũng không cần biết tới nhiều, vì đó không phải là việc chính của họ. Tại sao phải tốn thời gian lo về test vector trong khi có người "rành hơn" (DE) và đã lo được chuyện đó rồi ?

[Paddy]

Walking 0

Đối với RAM thì test vector ra sao ?

Bây giờ thì tớ không rõ lắm vì kỹ thuật làm RAM quá tiến bộ, không như vài chục năm trước.

Ngày xưa họ viết "1" vô RAM rồi sau đó đọc lại coi nó còn "nhớ" 1 hay không. Rồi họ viết "0" và sẽ đọc lại. Trong nghề kêu là walking 1 và walking 0. Tớ không hiểu từ đâu mà họ lại dùng từ walking nữa.

Tuy nhiên không chỉ đơn giản như thế đâu. Vì lay out trên IC cho nên các tế bào (cell) nhớ có thể gây ảnh hưởng cho các tế bào bên cạnh nó. Vì vậy cho nên có một lối thử nữa là họ "walk 0" sau đó đi từng tế bào và viết 1 vô đó, họ sẽ đọc các tế bào ngay cạnh đó coi nó có bị biến thành 1 hay không.

Một lối nữa là họ walk 0 rồi viết "checkered flag" rồi đọc các tế bào 0. Sau đó thì làm ngược lại, tức là walk 1 rồi checkered flag và đọc các ô 1. Hình dưới là cờ checkered, ô trắng là 0, ô đen là 1.

[Paddy]

Laser Trim

Ngoài việc thử nghiệm IC, TP còn có thể thay đổi cấu tạo của IC.

VD: một cặp Op Amp cho một MP3 Player cần phải cho tính hiệu ra đều 2 bên (tai trái và tai phải). Làm thế nào cho độ "gain" của 2 channel bằng nhau. Bằng cách thay đổ điện trở của Ri hay Rf của các link kiện trong mạch (thay đổi gain). Cách thông dụng nhất là dùng tia laser để "tỉa" các con trở này (động từ trim).


Hình dưới là điện trở sẽ được tỉa. Tia laser sẽ cắt đứt các "link" và thay đổi điện trở. Khi cắt rồi, thì không thể nào nối lại được nữa !!!

Trong hình cái phần mầu hồng lợt là một "thang" điện trở. Nó to bao nhiêu ??? Cái solder bump thì thường là chùng 8-10 mils (1/1000 inch = 1 mil). Đây là cái cục chì mà nằm dưới link kiện để hàn lên PCB.

Thường thì họ làm trong dạng wafer. Lúc đó IC chưa bị đóng gói, cho nên tia laser có thể cắt được.

Một lối khác nữa là họ đốt cầu chì trong IC. Lối này có thể áp dụng cho các IC đã được đóng gói. Cái nào ngon, bổ và rẻ hơn. Tớ không rõ lắm. Nhưng tại hãng tớ thì lối đốt cầu chì có vẻ thông dụng hơn. Tuy nhiên, ngày xưa họ có dùng laser trim cho một số sản phẩm (giờ đã lỗi thời). Vả lại mỗi hãng một khác, cho nên không thể nói cái nào hơn trong kỹ nghệ được.


Ví dụ trên là cho điện trở thôi. Họ có thể làm cho tụ điện được luôn. Cho inductor thì tớ chưa nghe thấy. Bác nào biết thì bổ túc thêm nhá.








ATC : Precision Laser Trimmable Resistors : Article

[Paddy]

Firmware.

Đối với các loại OTP (one time programmable) MCU thì phần TP sẽ viết firmware vô luôn (nếu khách hàng yêu cầu)

VD: một cái MCU điều khiển máy lạnh. Khách hàng sẽ tự viết firmware (nếu họ muốn). TE sẽ viết firmware vào IC và thử lại sau khi viết. Sau đó họ sẽ "đốt" cháy cầu chì vô ROM, thế là không thay đổi và cũng không đọc được nữa.

Lối làm này rất hiệu quả đối với như máy lạnh vì người dùng không cần update firmware. Và rất rẻ tiền, không tốn thêm thời giờ cho các hãng làm máy lạnh, vì họ không cần phải mua thêm máy về rồi viết firmware vô MCU.