挑戰(zhàn): 構造一種具有在線測試與功能測試的高速測試系統(tǒng), 要求電阻測試精度高于常規(guī)ICT 一個數(shù)量級,功能測試適應多品種, 快速切換被測產品以滿足多品種大批量生產的需要. 使用的產品: SCXI-1000; SCXI-1160; PCI-DIO-24; PCI-MIO-16E-1; AT-MIO-16E-1; PCI-4060;LabVIEW5.0/5.1; Application Builder for LabVIEW. 摘要: 一種采用National Instruments 的LabVIEW 和DAQ 板集成的多功能測試系統(tǒng), 其設計思想是基于解決SLIC 電路（用戶接口電路）測試的基礎上盡可能兼容其它電路的測試, 如常規(guī)音頻放大器、脈沖電路、混合電路模塊、阻容網(wǎng)絡等等. 經(jīng)過兩年多的開發(fā)和不斷改進,該系統(tǒng)已成為集在線測試與功能測試為一體、功能強大的工業(yè)化生產設備. 現(xiàn)已有超過50 個以上的厚膜電路產品可容易地用該系統(tǒng)進行生產測試。 位于深圳市高新技術工業(yè)圓區(qū)的深圳市振華微電子有限公司是一家生產混合集成電路為主的高技術企業(yè)，年生產能力1500萬塊。該行業(yè)的特點是產品品種多、開發(fā)周期短、在短時間內產品將從樣品轉為大批量生產。對測試方法、測試系統(tǒng)的軟硬件的兼容性、可持續(xù)開發(fā)性、易維護管理性提出了挑戰(zhàn)。 [align=center] 圖1. 用LabVIEW 及DAQ 開發(fā)的T2000 測試系統(tǒng)組成的測試生產工序[/align] 我公司于1992 年就開發(fā)了基于PC機和單片機的混合電路測試系統(tǒng)。但功能簡單，測試精度低，速度慢，雖對公司產品開發(fā)、生產發(fā)揮了極重要的作用，但不能適應用戶越來越高的產品品質要求。我們也曾經(jīng)購買了國內外的多套測試系統(tǒng)，由于存在速度低、可靠性、可維護性、可持續(xù)開發(fā)性差等問題。使得我們不斷去尋找新的技術解決存在的問題。LabVIEW 及其技術在中國的推廣為我們這些問題提供了強有力的支持。1998 年初我們開始購買LabVIEW 和DAQ 板，投入了較強的力量并結合已有的技術基礎于1998 年5 月構造了第一臺測試系統(tǒng)樣機，于1998 年11 月開發(fā)成功了5 臺自動測試系統(tǒng)并擔負了公司80%產品的生產測試。1999 年6 月開發(fā)了5 臺功能強大的T2000 型多功能測試系統(tǒng)，之后，又將1998 年開發(fā)的全部進行升級改造 ,共制造了10 臺多功能測試系統(tǒng)。兩年來T2000 的軟件在不斷完善，硬件的投資得到充分的利用。到目前為止，我公司95%的產品用T2000 測試，累計測試產品超過2000 萬片次。NI 的DAQ 硬件無一次故障。下面將進一步介紹系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)的功能及效益分析。 一.系統(tǒng)集成的考慮 該系統(tǒng)是為厚膜集成電路的大批量生產測試設計的 ，也可適用于小型模塊 ，PCB 電路等的生產測試，產品的故障分析。數(shù)據(jù)采樣率為1.25MHz/S, 靜態(tài)參數(shù)最快20ms/項, 動態(tài)參數(shù)最快20ms/項。電壓精度為12位ADC/DAC. 為提高生產效率，測試工位設計為雙工位交替測試 ,當其中一個工位工作時，另一工位可更換被測產品，每工位可任意編程的引腳數(shù)為32。功能測試時+5V、-5V、12V、-12V、-53V、-96V等電源和信號源、數(shù)據(jù)采樣點可通過軟件編程連接到被定義的引腳。NI的多個DAQ部件是由多塊系統(tǒng)集成板將電源、測試電路、保護電路、被測器件、PC等有機地結合在一起。除顯示器外所有部件全部安裝在屏蔽的機柜中。由于生產測試中產品的故障是多種多樣的，測試系統(tǒng)的設計要考慮到最壞的情況。特別是不允許高壓加到DAQ卡的I/O PIN。因此良好可靠的保護電路是系統(tǒng)能否高可靠運行的關鍵。軟件的設計既要滿足生產工人、質檢人員、產品開發(fā)人員的需要，亦要配合硬件對各種故障作迅速的反應，包括迅速切斷電源和信號源并顯示故障提示信息。軟件系統(tǒng)在WindowsNT和Windows98組成的局域網(wǎng)下運行，測試數(shù)據(jù)和測試結果由服務器集中管理。圖2.是T2000測試系統(tǒng)的用戶界面，它可選擇被測產品、系統(tǒng)校驗、單片/連續(xù)測試、工位狀態(tài)顯示、測試時間、結果記錄/打印、統(tǒng)計分析、參數(shù)顯示、波形顯示、遇錯停止/遇錯不停等開關、以及供產品開發(fā)人員使用的參數(shù)編輯和各種測試子模塊的調用按紐。 [align=center] 圖2.T2000測試系統(tǒng)的用戶界面[/align] 二.靜態(tài)測試 T2000測試系統(tǒng)可測試電阻,電容,LC/RC/LRC網(wǎng)絡,二極管,三極管,恒流源等具有常規(guī)ICT的功能，但測試精度遠高于ICT，電阻,電容的測試速度遠高于常規(guī)儀器。用LabVIEW開發(fā)的圖形化友好界面,易用易學.用軟件構造的電阻,電容,二極管,LC/RC/LRC網(wǎng)絡,漏電流測試儀（如圖3所示）可方便的對任一工位的任意兩個PIN之間進行分析, 通過測試儀的示波器窗口可觀察被測點的波形變化、充放電的瞬態(tài)、通過調整延遲時間等測試條件，使每一步測試最快、最穩(wěn)定。在純電阻（或無電容/低的RC）條件下系統(tǒng)的測試速度可達到20mS/步。將調試過程的測試條件填入?yún)?shù)表中,就可完成自動化測試的編程工作 . 三．動態(tài)（功能）測試 功能測試模塊的界面如圖3“上圖”所示，主要針對SLIC電路的饋電、摘掛機檢測、平衡度、傳輸?shù)葏?shù)進行測試。通過不斷的擴充、增加新的功能。使該摸快的功能越來越強大，可以通過外部測試文件填寫測試條件、測試電路構造控制碼、選擇測試方法、選擇測試點等實現(xiàn)所期望的測試或等效的功能測試。如：精密的工作點測試：可同時對一個或多個測試點進行精密的電壓測量；瞬態(tài)測試：可同時對一個或多個測試點進行加電過程的瞬態(tài)采樣，顯示出瞬態(tài)波形，輸出上升/下降時間、Vop-p、等等參數(shù)；傳輸特性測試：可同時對一個或多個測試點進行單頻率點的傳輸特性測試，也可以進行音頻范圍內的多頻率掃頻測試；含有PCM編譯碼電路的測試：可對數(shù)字/模擬混合電路進行測試等。 四．快速構造一個新產品測試的能力 利用靜態(tài)和功能測試模塊的若干子程序逐項調試并將測試項目和測試條件填入一個表格式的控制文件中就可完成產品的生產性測試編程。該文件是標準的TXT文件，用任何文本編輯器或EXCEL可完成編程工作。當你用EXCEL打開這一文件時，您看到的好象是產品的技術規(guī)范書或者是產品的電參數(shù)表，其實除了電參數(shù)外還包含了測試所需的控制代碼，這一點得益于LabVIEW強大的文本文件處理能力，它將這些控制代碼和數(shù)據(jù)方便快捷地轉換為若干子程序的控制。當編寫完測試文件并保存在規(guī)定的目錄下，在測試系統(tǒng)用戶界面“選擇產品型號”下拉菜單中就可找到被測產品型號。一個50個元器件SIP20的厚膜電路最快一天可完成構造產品的測試，在同一網(wǎng)絡中運行的多臺相同測試系統(tǒng)也立即具備該產品的測試能力。這一優(yōu)勢是傳統(tǒng)測試無法實現(xiàn)的。 [align=center] [/align] 五．效益分析 我公司在1997年底技術改造規(guī)劃時，計劃用40萬US$進行測試設備改造，實現(xiàn)年產1500萬片的測試能力。經(jīng)過認真的調研，當時國內有的同行雖擁有高達80萬US$的成套進口測試設備，但存在測試成本高、資源浪費、維護和二次開發(fā)的難度大、有的產品測試軟件還需大專院校的技術支持。在測試速度方面，雖然單片測試速度很快，但測試工位少，因此總的生產效率不高。根據(jù)這些問題，我們決定采用NI公司的DAQ部件自行集成適合自己所需的測試系統(tǒng)，用了不到10萬US$的投資，實現(xiàn)了要花100萬US$進口成套設備或者花費250萬￥RMB購買國內的測試系統(tǒng)才能達到的產能，其先進性、可靠性則遠遠高于國內購買的測試設備；易維護性、可持續(xù)開發(fā)性優(yōu)于進口設備。