专利名称：异型电子器件的检测方法
技术领域：
本发明涉及对零部件、特别是电子器件的质量控制领域。
背景技术：
半导体工业生产集成电路，即所谓的电子器件，所述电子器件被制造在硅晶片组上，每个晶片包括数百个器件。为了保证这些电子器件的功能，对各器件进行被称为针尖(或探针)测试的第一组测试，而这些器件依然构成晶片的一部分。分别由电子测量构成的各种测试与尤其针对这些电子器件的目标客户确定的规范约束相结合。如果电子器件对至少一个测试的响应不符合该第一组测试(探针)中的这个测试的规范，就认为该电子器件有缺陷，在其与晶片分离时将其抛弃。反之，把响应与所有测试相符的电子器件组装在机箱内，然后采用第二组测试重新进行检测。与第一组测试中一样，针对电子器件的目标客户确定规范约束，把至少一次测试响应不符合第二组测试中的这个测试的规范的电子器件抛弃。该第二组测试可以在多个温度(例如-40°C、+90°C )下重复进行。因此，以通常使用的这种方法，如果有至少一次测试响应(属于第一组测试或第二组测试)超出与这个测试有关的规范约束范围之外，就将器件抛弃且因此不交付给客户。然而，有时会有这样的情况成功通过所有测试因而交货的零部件，从交货起或者迟些在最终应用(例如ABS类型的刹车装置)中具有潜在的缺陷，该潜在的缺陷将在客户在应用范围内使用时显露出来。目前以通常方式实施的这样的质量控制因此表现得并不令人满意，从而实施了一些补充的方法在例如用于汽车工业的器件上，以使客户看到的质量问题最小化。这些补充方法一般在第一组测试之后和/或在第二组测试之后对电子器件执行， 并使用各个测试的结果分布，以去除被称为异常件的异型电子器件。因此，针对各个测试或者两组测试中的一部分测试逐个测试逐个测试地使用这些方法。例如，被称为零件平均测试(Part Average Testing，PAT)的方法对电子器件对某一测试的响应与其它电子器件对这个测试响应的平均分布进行比较，并认为对某一测试的响应太过偏离于其它电子器件对这个测试的响应分布的电子器件是异型电子器件。同样地，被称为地理学零件平均测试(Part Average Testing Geographique)的方法认为例如在硅晶片上测试时，被不合格的器件围绕的电子器件是异型电子器件。因此，趋向于认为被有缺陷的器件包围的器件因为“地理上”相近而很可能有缺陷。另一补充方法在于创建回归数学模型，即器件对不同测试的结果之间的相关性， 并认为两个测试之间的相关性不符合对于其它电子器件获得的平均数的电子器件是异型器件并因此具有潜在缺陷。然而，尽管这些补充方法对在在前的测试方法有所改善，但依然具有缺点。典型地，这些补充方法总是允许把具有潜在缺陷的电子器件视为可靠的且可以交付给客户。该缺点导致了阻碍一方面因为它迫使制造商给客户再次发送一批新的替换零部件，从而降低了客户感受到的质量水平；而且更因为某些器件尽管单位成本不高，但却是更复杂的系统的运转中的关键器件，例如马达控制器或ABS刹车系统。在这种情况下，器件的故障可能造成严重的事故，其后果将远远超出器件单纯的经济价值。上述风险促使制造商选择抛弃过多的器件，其中包括大量正常器件，这是因为其对数量极大的测试使用单变量方法(PAT等)或双变量方法(回归等)而导致的；这使得制造商损失了百分之几的产量，却仍不能保证去除了具有潜在缺陷的器件。因此，尽管具备了一定效果，但这些方法仍不足以达到零缺陷。发明目的本发明的目的因此在于提出一种方法，其允许在接受大量测试的全体电子器件中优化对异型电子器件(因此具有潜在缺陷)的检测，从而趋向于达到零缺陷，符合例如汽车工业的要求。根据本发明的第二目的，该方法不需要对已用传统方法测试过的电子器件实行新的测试。本发明的第三目的在于，在符合规范因此可以出售的器件的类别中，找回已被前述方法错误地去除(错误否定)的器件。根据本发明的第四目的，该方法可以允许电子器件制造商在某些情况下取消代价高昂的被称为“老化测试”(“burnin”)的可靠性测试，因为在该老化测试中抛弃的零部件被本发明截留。
发明内容
为此，本发明旨在提出一种异型电子器件的检测方法，用于制造结束时的η个电子器件的总体的质量控制，所述器件接受P个单项测试，以提供数字数据，所述η个器件的总体由适宜于进行所述P个测试中的每个测试且对所述P个单项测试中的每个测试的响应均包含在被称为客户规范约束的预定约束内的电子器件构成，并使用所述η个电子器件的 P维响应的多维信息。可理解，与在一维或两维上进行的现有技术相反，本方法将在ρ维上进行，因此将能够使用P个测试的任何信息，从而能识别出更多的异型器件或者重新考虑某些被抛弃的器件。实际上，如果考虑全体待测试的电子器件对测试的全部响应，对于大多数异型器件而言，可以在这些电子器件的异型性中检测出它们的潜在缺陷。根据一个优选的实施方式，根据本发明的方法包括如下提议φ个测试的q个相关线性组合包括存在于P个测试中的信息中的任意大部分的信息，q小于P。使用主成分分析(Analyse en Composante Principale)能明显减少工作维度的数量，同时保存存在于初始点云中的信息中的绝大部分，每个点对应一个电子器件的一个测试的结果。所提取的信息将满足于表征η个电子器件的结构且因此暴露出异型电子器件。根据一个优选的实施方式，通过建立广义主成分分析(Analyse en Composantes Principales (}6n6ralis6es)，进行对ρ个测试的q个线性组合的选择，并选择对η个电子器件的P个测试适用的度量Μ。无论所使用的度量是多少，在此都倾向于选择一种特殊类型的主成分分析，即所谓的广义主成分分析。如果例如ρ个测试具有共同的测量单元，可以使用例如欧几里德度量并以该度量进行主成分分析。根据一个有利的实施方式，度量M被如下选择
M = 矩阵W的逆矩阵)，且
fzl — 2 W =
2
X1-X1
C1
XXi-XnY(Xi-Xn)
ft
i=\
ζΑ
P阶方矩阵
XfXn J
ν；1其中，exp表示指数函数且Xi列向量与η个电子器件中的电子器件i相关，其维度P对应于该电子器件i分别对P个测试中的每个测试的P个响应。
_ ι “
Xn经验平均数的向量 η i=x
\Χ.是(Χ的转置向量
X , =tXV1X
G1 ηVn = —^iXi-Xn) {Xt-Xn)，常用经验协方差和方差的矩阵Vn
η =ι
是P阶方矩阵/ζ—1是常用经验协方差和方差的矩阵Vn的逆矩阵。β是小实数。可理解，由于通过定义设定全体向量(；^. 一的中心，因此通过使用上述度
量将解决数据设定中心的问题，且通过使用范数
X
可解决测量单元的差异问题或P Λ
测试相互之间的比例尺的差异问题。 根据一个优选的实施方式，主向量被选择为等于通过主成分分析获得的全体特征
6向量当中与最大的特征值相关的q个第一特征向量，其中使用预先选择好的标准来确定数量q。通过该方法确定主向量的数量q的自动计算的标准，这些主向量将被用于评估各器件。优选地，该标准使与主成分相关的特征值严格地大于1+ β。根据一个优选的实施方式，使用在由主向量的子集产生的向量子空间上的至少一个投影和至少一个标准来识别异型器件。更特别地，在二维情况下，这个或这些向量子空间是向量平面，且用于识别异型器件的、针对向量平面的标准将通过如下方式来进行考虑向量&在该向量平面上的投影； 限定半径为r的置信圈(cercle de confiance)，该置信圈包括在定义上含有全体典型电子器件的投影的所谓“多数”云；以及当Xi在向量平面上的投影位于置信圈之外时，宣布电子器件i为所谓的异型。更特别地，对于显著性级别α，置信圈的半径r由到自由度为(2 X小+ β)的X2 分布的l-α量级的分位点的平方根决定。对于向量&，其在向量平面上的投影的范数确定得分。电子器件随后按照该得分排列，并去除其得分大于预先计算或选择的阈值的电子器件。根据一个特殊的实施方式，用来识别异型电子器件的标准使用了对如下内容进行计算对应各器件范数的得分，以及对于该得分的统计极限。本发明还旨在提出一种实施所述方法的软件。
本发明的目的和优点将在阅读以下参考附图的说明后得到更好地理解，附图中-图1在二维子空间上示出表征电子器件以及对测试的相应响应的向量投影，该二维子空间由系统的两个第一主成分生成，在该图中，通过根据本发明的方法检测到的远离中心点云的异型器件用星状图标标记，-图2示出在已知的向客户交货前的器件检查的方法中插入根据本发明的方法去除异型器件的步骤。
具体实施例方式本发明通过在微型计算机或其它标准类型的计算机上执行的计算机软件而得以实施。本发明旨在用于电子器件制造的质量控制当中，使用本发明的具体时机为1/在由多个电子测量构成且被称为第一组测试的针尖(探针)测试结束时，即在对属于该第一组测试的至少一个测试的至少一次响应在与这个测试相关的规范约束范围之外的电子器件已经被抛弃之后2/随后，在组装完正确的电子器件(即已经在机箱内通过针尖测试和根据本发明的方法的测试的电子器件)之后进行的测试(第二组测试)结束时。根据本发明的方法可以在第一组测试之后或第二组测试之后以不同的方式来使用。实际上，其使用了在相关电子器件上实现的任意数量的测试。
根据本发明的方法也可以用于包含如下器件的电子模块的测试ABS模块、安全
气囊、智能卡等。把η记为要研究的当前组的电子器件的数量，ρ记为当前组的测试的数量。可认为，已经去除了 η个电子器件中对至少一个测试的响应在这个测试的规范约束范围之外的电子器件。因此获得由η个个体(电子器件)以及针对η个个体中的每个的ρ个变量(分别对应于当前组的P个测试中的每个测试)组成的数据表。与所述P个变量关联的值是量化的和真实的数字数据。把P维的个体向量& (在下文描述中被不恰当地称为个体)Q与每个个体i (i e [i，n])关联，从而获得每个轴i上的坐标，即在下标为i的测试获得的响应。本发明的目的在于在全部个体& e IRp中确定异型个体。为了达到所述目的，将使用被称为“投影寻踪”的技术。投影寻踪是个体\的云在q(q < P)维子空间上的投影， 其可以揭露这些个体分布的可能的特别结构。由于在电子器件的情况下，ρ是一个大数(通常为了确认电子器件的有效要执行几百个测试)，所以有利的是寻求是否可以确定P个变量的q个独立线性组合(在线性代数意义上)，从而允许将对全部的(P维的)个体&的研究缩小至基本比P小的数量q，而不损失P个初始变量中存在的信息，或者只损失可根据P个变量所含的全部信息估算的信息。为了确定所述q个独立线性组合，可进行广义主成分分析(ACPG)。可知主成分分析(ACP)允许用几个维度(q)显示和概括个体的云的总体结构，而不是用一个维度P显示。无需详述本身已知的该技术的细节，可知其旨在在ρ维(变量)空间内确定点云 (点即个体)的惯性轴，这些轴(正交构建)是原点轴的线性组合，但在定义上支持云的点 (此处为个体)的惯性的重要部分，即个体内包含的信息。具有相同数量的惯性轴和初始轴，但该主成分分析允许获知存在于各轴上的信息数量。根据所含信息的数量对惯性轴分类，可得到主惯性轴，且通常可观察到一些主惯性轴事实上含有个体的全部信息中的很大一部分。通常，几十个主惯性轴包括几百个初始轴的全部信息中的超过99.9%。于是，可以缩小对个体的研究，所述研究应在ρ个轴或ρ个维度(几百个)上、以 q的值随机的q个维度、根据不准备使用的那部分信息来实现。初始轴的q个独立线性组合(变量)因此将成为由主成分分析推导的主轴(主成分)。为了完善这q个主成分，在此选择使用广义主成分分析法(ACPG)，而不是选择传统的主成分分析法，广义主成分分析法旨在在电子器件的特殊情况下，选择在根据本发明的方法中优化的度量(即个体之间的距离的计算模式，可在相同的空间上从数学角度定义多种距离)。可知在传统的主成分分析法(ACP)中，所使用的度量M是欧几里德度量(M = Id)， 或者是倒方差(la variance inverse)的度量Μ=Ρ1Λ 2 (对角矩阵S=均方差)。根据本发明的方法的步骤如下-步骤1构建η个ρ维向量&。假设所述步骤已知，P个测试中η个电子器件的结果的文件构成方法的输入数据。向量&被存储在特别为此建立的数据库中。
-步骤2:使用所选择的度量。在本方法中所使用的度量的选择尤为重要。在优选的实施方式中，选择了受H Caussinus和Arme Ruiz-Gazen的工作、尤其受应用统计杂志 (la revue de statistiques appliqu6e) 50 卷第 4 期 Q002) 81 至 94 页上发表的文章的启发的度量M。各个体产生的影响在该个体是异型时更弱，从而导致该度量取决于数据的离差，则在这种情况下该度量适于突显异型个体。因此，当进行主成分分析时，这些异型个体对于不同的主轴具有比传统ACP (欧几里德范数)还要极端的坐标。-该度量由以下定义M = W—1 (矩阵W的逆矩阵)，其中W由以下定义
权利要求
1.一种异型电子器件的检测方法，用于在制造结束时的全体η个电子器件的质量控制，所述器件接受P个单项测试，以提供数字数据，所述全体η个器件均由适宜于进行所述 P个测试中的每个测试且对所述P个单项测试中的每个测试的响应均包含在预定约束内的电子器件构成，其特征在于-使用所述η个电子器件的ρ维响应的多维信息，-其包括提出P个测试的相关线性组合的数量q，q小于P，其中所述P个测试的q个相关线性组合包括存在于所述P个测试中的信息中的任意大部分信息，-通过建立广义主成分分析，进行对所述P个测试的所述q个线性组合的选择，以及对所述η个电子器件的所述ρ个测试适用的度量M的选择，-在针尖测试结束时和/或在组装完正常的电子器件之后实行的测试结束时，即所述电子器件已经通过所述针尖测试，实施所述方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述度量M被如下选择 M = W-Y矩阵W的逆矩阵)，以及|>Ρ(字 I 足-XnIjiXi-XnnXi -Xn)w = ---―^--ρ 阶方矩阵，Yt^vGflXi-XnlvJ其中，exp代表指数函数， 且Xi列向量与所述η个电子器件中的电子器件i相关，其维度P对应于该电子器件i对所述P个测试中的每个测试的P个响应，— J η=一[^^经验平均数的向量，η /=1\Χ.是(式一文 )的转置向量，X x =tXV1X,Vn1 η ， 1 η___Vn =-Y(Xi -XnY(Xi-Xn),常用经验协方差和方差的矩阵1是？阶“η =χ 11方矩阵，是常用经验协方差和方差的矩阵Vn的逆矩阵， β是小实数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，β为1/ρ量级或者在0.01和0. 1之间随意选择。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主向量被选择为等于通过所述主成分分析获得的全体主向量当中与最大的特征值相关的q个第一主向量，其中使用经优化的标准来确定所述数量q。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标准使与主成分有关的特征值严格地大于1+β。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用至少一个投影和至少一个标准来识别所述异型电子器件，所述至少一个投影在由所述主成分的子集产生的向量子空间上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于， -所述向量子空间是向量平面，-通过如下方式来验证用于识别异型器件的所述标准考虑所述向量Xi在各向量平面上的投影；限定半径为r的置信圈，所述置信圈包括在定义上含有所有典型电子器件的投影的所谓“多数”云；以及当&在向量平面上的投影位于所述置信圈之外时，宣布电子器件 i为异型。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于显著性水平α，所述置信圈的半径r 由自由度为(2xV1 + 々)的X2分布的l-α量级的分位点的平方根决定。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用于识别所述异型电子器件的所述标准使用如下计算计算对应于各器件范数的得分以及用于所述得分的统计极限。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤，其中-研究数据在一维或二维上的线性投影，所述线性投影突显异型的观察对象， -确定测量所述投影的价值的投影指标，所述投影指标越高，所述投影就越突显异型性。-研究与所述投影指标的局部最大值对应的一个或多个投影。
全文摘要
一种异型电子器件的检测方法，用于在制造结束时全体n个电子器件的质量控制，所述器件接受p个单项测试，以提供数字数据，所述全体n个器件均由适宜于进行所述p个测试中的每个测试且对所述p个单项测试中的每个测试的响应均包含在预定约束内的电子器件构成，并使用所述n个电子器件的p维响应的多维信息。所述方法使用广义主成分分析法在半导体领域或者在包括使用电子器件的组装模块(例如ABS模块、智能卡等)的领域中检测异型零部件。本发明的目的在于趋向于“零缺陷”客户不会检测到任何不符合规范的零部件。
文档编号G05B23/02GK102388347SQ201080016331
公开日2012年3月21日 申请日期2010年2月2日 优先权日2009年2月2日
发明者亨利·科西尼斯, 卡罗勒·苏阿尔, 安娜·鲁伊斯, 弗朗索瓦·贝热雷 申请人:易朋创新公司