Библиографическое описание:

Магеррамов Р. В. Использование контрольно-диагностических стендов для тестирования микросхем // Молодой ученый. — 2016. — №17. — С. 53-57.



Заключительный этап в производстве электронного продукта является его серийное производство. С помощью этого в конечном итоге определяется качество произведенных устройств. Потребитель не сможет в полной мере оценить созданную программную или аппаратную платформу изготавливаемой электроники, в случае если во время производства изделия произошел сбой. Из этого следует, что контроль и тестирование электронных продуктов являются важными и обязательными этапами массового производства электронных изделий.

Маршрут тестирования микросхем.

Технологический процесс тестирование пластин или уже готовых микросхем включает нижеследующие операции (Рисунок 1):

  1. Получение тестового образца (пластины или микросхемы)
  2. Определение тестируемых параметров полученного образца
  3. Подготовка контрольно-измерительного стенда в зависимости от полученной микросхемы и тестируемых параметров
  4. Создание тестового программного обеспечения (для алгоритмизации тестирования с помощью контрольно-измерительных стендов)
  5. Запуск тестирования полученного образца тестируемой программой на измерительном стенде
  6. Обработка полученных результатов после процесса тестирования полученного образца.

Рис. 1. Блок схема маршрута тестирования микросхем

Контрольно-диагностический стенд.

В НПК «Технологический центр» МИЭТ разработан контрольно-диагностический стенд (КДС) на основе программно-аппаратного комплекса компании National Instruments. КДС включает в себя следующие модули (Рисунок 2):

F:\Диплом\Картинки\измерительный стенд.jpg

Рис. 2. Контрольно-диагностический стенд

  1. Компьютерный модуль (контроллер);
  2. Программируемый источник питания;
  3. Цифровой мультиметр;
  4. Генератор сигналов произвольной формы;
  5. Осциллограф;
  6. Матрица коммутаций;
  7. 7,8,9) Логический генератор/анализатор;
  8. 10) Кабель для высокоскоростных цифровых устройств;
  9. 11) Контактное устройство микросхемы;
  10. 12) Измеряемая микросхема.

Модульное шасси (Рисунок 3) позволяет изменять конфигурация измерительного стенда. Пользователь может самостоятельно убирать либо добавлять необходимые для измерения модули.

NI PXIe-1075

Рис. 3. Модульное шасси

Модули объединены программной оболочкой LabVIEW, которая позволяет не только исследовать полный спектр аналоговых и цифровых характеристик микросхем, но и автоматизировать все измерения, что дает возможность паспортизировать микросхемы в краткие сроки. [1–3]

На данный момент с помощью КДС аттестован ряд микросхем, которые находят применение как в аппаратуре космического, так и специального назначения.

Кроме контрольно-диагностического стенда для тестирования интегральных схем НПК «Технологический центр» использует зондовую установку «ЭМ-6190» и измерительную установку HP 82000.

Описание измерительной системы HP-8200 D50.

Назначение иобласть применения.

Анализатор логический HP 82000 модель D100X (Рисунок 4) предназначен для измерений статических и динамических параметров цифровых микросхем и полупроводниковых кристаллов с числом двунаправленных сигнальных выводов до 200, числом источников питания положительной полярности для тестируемых микросхем — до четырех и частотой функционального контроля — от 10 кГц до 100 МГц.

Анализатор применяется для выходного контроля параметров и правильности функционирования больших интегральных схем (БИС) при их разработке и производстве, а также для входного контроля качества БИС, используемых в радиотехнической аппаратуре, вычислительной технике, на объектах промышленности.

http://www.tcen.ru/rus/ckp/oborud/hp82000/HP-82000.jpg

Рис. 4. Измерительная система HP-82000 D50

Описание.

Анализатор представляет собой измерительный блок и персональный компьютер с архитектурой IBM PC. Конфигурация и конструкция компьютера определяются в договоре на поставку анализатора.

Измерительный блок анализатора конструктивно выполнен в отдельном корпусе, в котором расположены: специализированные блоки питания; плата, на которой расположены программируемые источники питания и измеритель; плата, содержащая генератор тестовых векторов, канал тактовых импульсов, синусоидальный генератор и быстрый АЦП; плата с источником опорного напряжения.

Принцип действия анализатора основан на сравнении с помощью быстродействующих АЦП выходных сигналов БИС с известным эталонным откликом на задаваемую тестовую последовательность функционального контроля (ФК), формируемую анализатором.

Установка зондовая ЭМ-6190А.

Установка зондовая ЭМ-6190А (Рисунок 5) предназначена для обеспечения контактирования измерительных зондов с контактными площадками интегральных микросхем. Установка осуществляет:

− автоматическую ориентацию пластин,

− автоматическое контактирование по заданной программе,

− маркирование кристаллов краской, в том числе свободных от кристаллов зон по периметру пластины,

− вывод результатов контроля (количество кристаллов, количество годных кристаллов) на экран монитора,

− вывод карты годных кристаллов.

Измерительный зонд также может быть оснащен загрузочным устройством и системой технического зрения, что значительно может ускорить процесс тестирование и минимизировать время работы человека с оборудованием [4–9].

http://www.planar.by/pic/em6190.jpg

Рис. 5. Установка зондовая ЭМ-6190

Схема подключения измерительного стенда кзондовой установке «ЭМ-6190».

Для осуществления связи между контрольно-диагностическим стендом и зондовой установкой необходимо произвести их взаимное подключение по интерфейсу GPIB (Рисунок 6).

Рис. 6. Структурная схема подключения КДС и ЗУ

Интерфейс GPIB.

Канал общего пользования (КОП, General Purpose Interface Bus — GPIB) был разработан компанией Hewlett Packard в конце 1960 года для обеспечения связи между компьютерами и измерительными приборами. Под каналом понимают способ соединения, с помощью которого компьютеры и приборы обмениваются данными и командами. Канал общего пользования обеспечил необходимые спецификации и протокол для управления процессом передачи. Первоначальной целью создания КОП было обеспечение компьютерного управления устройствами тестирования и измерения. Однако использование КОП довольно быстро расширилось до таких областей, как осуществление связи между компьютерами и управление универсальными измерительными приборами, сканерами и осциллографами [10–15].

В результате удалось провести соединение зондовой установки «ЭМ-6190» с контрольно-диагностическим стендом с помощью цифровой параллельной шины для связи цифровых приборов — GPIB (Рисунок 8).

G:\Диплом\Картинки\Безымянныйе66.pngG:\Диплом\Картинки\20150603_110544.jpg

Рис. 8. Подключение ЗУ к КДС

Заключение.

Аттестация и тестирование интегральных микросхем является важной и неотъемлемой частью в их производстве. Научно-производственные комплексы ставят перед собой различные задачи, среди которых модернизация тестирующего оборудования, усовершенствования тестового программного обеспечение и автоматизация всего измерительного процесса.

Автоматизация позволяет сократить время тестирования ИС, что позволяет за сжатые сроки аттестовать большее количество микросхем, и исключить человеческий фактор.

На основе выше описанных измерительных систем, предприятие, изготавливающие интегральные микросхемы может осуществить современное функционально-полное тестирование параметров разрабатываемых микросхем.

Литература:

  1. Бобков С. Г., Евлампиев Б. Е. Схема тестирования высокочастотных блоков одно-кристального графического контроллера. Научная сессия МИФИ 2003 // Сборник научных трудов. В 14 томах. Том 1. Автоматика. Электроника. Электронные измерительные системы. 2003. c. 173–174.
  2. Аряшев С. И., Бобков С. Г. Разработка микросхемы графического ускорителя с использованием ПЛИС FPGA Altera. 3-я научно-техническая конференция // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов / Под ред. В. Я. Стенина. 2001. с. 28–33.
  3. Бобков С. Г., Евлампиев Б. Е. Разработка методик проектирования быстродействующих СБИС со сложной структурой класса микросхем графического контроллера // Информационные технологии и вычислительные системы. 2005. с. 88–104.
  4. Бобков С. Г. Евлампиев Б. Е., Сидоров А. Ю. Блок самотестирования внутренней памяти. 1-я Всероссийская научно-техническая конференция // Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем. Сборник научных трудов под общ. ред. А. Л. Стемпковского. — М.: ИППМ РАН. 2005. с. 222–228.
  5. Буренков В. С., Тимин Л. С. Применение скан-технологии для обеспечения контролепригодности СБИС // Схемотехника и наноэлектроника. 2007. с. 50.
  6. Малышева И. А. Технология производства интегральных микросхем // Микроэлектроника. — 2001. с. 47–85.
  7. Курносов А. И. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем // Микроэлектроника. — 2003 с. 95–140.
  8. Модульные измерительные системы для автоматизированных испытаний // журнал контрольно-измерительные приборы и системы № 4, 2010. — C. 25.
  9. Herer Y., Raz T. IIE Transactions on Quality and Reliability // Springer Science Media. — 2003. P. 529–540.
  10. Данилина Т. И., Кагадей В. А. Технология СБИС // учебное пособие. — 2007. C. 56–87.
  11. ГОСТ 22261–94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
  12. Mike Tooley PC Based Instrumentation and Control // Nanoscale. 2013. p. 375–456.
  13. Halit Eren Electronic portable Instruments // Design and Application. – 2012. – P. 223–300.
  14. Owen Bishop Circuits and Systems. // Electronics. – 2007. – P. 186–233.
  15. Eugene Ralph Fisher, C. William Jensen PET and the IEEE 488 Bus // CRC Press. – 2008. – P. 144–169.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle