Otomatik test ekipmanı - Automatic test equipment

Otomatik test ekipmanı veya otomatik test ekipmanı ( ATE ), test edilen cihaz (DUT), test edilen ekipman (EUT) veya test edilen ünite (UUT) olarak bilinen ve ölçümleri hızlı bir şekilde gerçekleştirmek için otomasyonu kullanan bir cihaz üzerinde testleri gerçekleştiren herhangi bir aparattır. ve test sonuçlarını değerlendirin. Bir basit bir bilgisayar kontrollü olabilir ATE dijital multimetre ya da kompleks test aletleri onlarca (gerçek veya simüle ihtiva eden bir karışık sistem , elektronik test cihazları ) otomatik test ve sofistike elektronik hataları tespit etme yeteneğine sahip paketlenmiş parça ya da gofret testi de dahil olmak üzere sistemi çipler ve entegre devreler .

Keithley Instruments Serisi 4200
Keithley Instruments Serisi 4200 CVU

Nerede kullanılır

ATE, elektronik üretim endüstrisinde elektronik bileşenleri ve sistemleri imal edildikten sonra test etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. ATE ayrıca otomobillerdeki aviyonikleri ve elektronik modülleri test etmek için de kullanılır . Radar ve kablosuz iletişim gibi askeri uygulamalarda kullanılır.

Yarı iletken endüstrisinde

Yarı iletken cihazları test etmek için adlandırılan yarı iletken ATE, basit bileşenlerden ( dirençler , kapasitörler ve indüktörler ) entegre devrelere (IC'ler), baskılı devre kartlarına (PCB'ler) ve karmaşık, tamamen monte edilmiş çok çeşitli elektronik cihazları ve sistemleri test edebilir elektronik sistemler. Bu amaçla prob kartları kullanılır. ATE sistemleri, belirli bir cihazın çalıştığını doğrulamak veya parçanın nihai tüketici ürününde kullanılma şansı olmadan arızalarını hızlı bir şekilde bulmak için gereken test süresini azaltmak için tasarlanmıştır. Üretim maliyetlerini düşürmek ve verimi artırmak için, yarı iletken cihazlar, hatalı cihazların tüketiciyle sonuçlanmasını önlemek için imal edildikten sonra test edilmelidir.

Bileşenler

Yarı iletken ATE mimarisi, bir veya daha fazla kaynağı senkronize eden ve enstrümanları yakalayan (aşağıda listelenmiştir) ana denetleyiciden (genellikle bir bilgisayar ) oluşur . Tarihsel olarak, özel tasarlanmış kontrolörler veya röleler ATE sistemleri tarafından kullanılıyordu. Test Edilen Cihaz (DUT), işleyici veya prober adı verilen başka bir robotik makine ve ATE'nin kaynaklarını DUT'a uyarlayan özelleştirilmiş bir Arayüz Test Adaptörü (ITA) veya "fikstür" aracılığıyla ATE'ye fiziksel olarak bağlanır .

Endüstriyel PC

Endüstriyel PC şey ama kartları algılama / Sinyal stimülatörü yerleştirilmesi için yeterli PCI / PCIe sunan 19 inç raf standartlarında paketlenmiş normal masaüstü bilgisayardır. Bu, ATE'de bir kontrolör rolünü üstlenir. Test uygulamalarının geliştirilmesi ve sonuçların saklanması bu bilgisayarda yönetilir. Çoğu modern yarı iletken ATE, çok çeşitli parametreleri kaynaklamak veya ölçmek için çok sayıda bilgisayar kontrollü cihaz içerir. Aletler, cihaz güç kaynaklarını (DPS), parametrik ölçüm birimlerini (PMU), keyfi dalga formu üreteçlerini (AWG), sayısallaştırıcıları, dijital IO'ları ve yardımcı malzemeleri içerebilir. Cihazlar, DUT üzerinde farklı ölçümler gerçekleştirir ve cihazlar, dalga formlarını uygun zamanlarda kaynaklayıp ölçmeleri için senkronize edilir. Tepki süresi gerekliliğine bağlı olarak, gerçek zamanlı sistemler de uyarma ve sinyal yakalama için dikkate alınır.

Kütle ara bağlantı

Kütle bağlantı testi (D / UUT) altında test aletleri (PXI, VXI LXI, GPIB, SCXI, ve PCI) ve cihazlar / birimleri arasında bir bağlantı arayüzdür. Bu bölüm, ATE ve D / UUT arasında giren / çıkan sinyaller için bir düğüm noktası görevi görür.

Örnek: Basit voltaj ölçümü

Örneğin, belirli bir yarı iletken cihazın voltajını ölçmek için, ATE'deki Dijital Sinyal İşleme (DSP) cihazları voltajı doğrudan ölçer ve sonuçları sinyal işleme için istenen değerin hesaplandığı bir bilgisayara gönderir. Bu örnek, bir Ampermetre gibi geleneksel aletlerin, aletin yapabileceği sınırlı sayıda ölçüm ve ölçüm yapmak için aletleri kullanması gereken süre nedeniyle birçok ATE'de kullanılamayabileceğini göstermektedir. Parametreleri ölçmek için DSP kullanmanın önemli bir avantajı zamandır. Bir elektrik sinyalinin tepe voltajını ve sinyalin diğer parametrelerini hesaplamamız gerekirse, diğer parametreleri test etmek için bir tepe dedektörü aletinin yanı sıra diğer araçları da kullanmalıyız. Bununla birlikte, DSP tabanlı cihazlar kullanılıyorsa, sinyalin bir örneği yapılır ve diğer parametreler tek ölçümden hesaplanabilir.

Test parametresi gereksinimleri ile test süresi karşılaştırması

Tüm cihazlar eşit olarak test edilmemiştir. Test, maliyetleri artırır, bu nedenle düşük maliyetli bileşenler nadiren tamamen test edilirken, tıbbi veya yüksek maliyetli bileşenler (güvenilirliğin önemli olduğu yerlerde) sık sık test edilir.

Ancak cihazı tüm parametreler için test etmek, cihaz işlevselliğine ve son kullanıcıya bağlı olarak gerekli olabilir veya olmayabilir. Örneğin, cihaz tıbbi veya hayat kurtaran ürünlerde uygulama bulursa, birçok parametresinin test edilmesi ve bazı parametrelerin garanti edilmesi gerekir. Ancak test edilecek parametrelere karar vermek, maliyete karşı verime dayalı karmaşık bir karardır. Cihaz, binlerce kapısı olan karmaşık bir dijital cihazsa, test hatası kapsamının hesaplanması gerekir. Burada yine karar, cihazdaki I / O'ların frekansına, sayısına ve türüne ve son kullanım uygulamasına bağlı olarak test ekonomisine dayalı olarak karmaşıktır ...

İşleyici veya prober ve cihaz test adaptörü

ATE, paketlenmiş parçalarda (tipik IC 'çip') veya doğrudan Silikon Gofret üzerinde kullanılabilir . Paketlenmiş parçalar, cihazı özelleştirilmiş bir arayüz kartına yerleştirmek için bir taşıyıcı kullanır, oysa silikon levhalar doğrudan yüksek hassasiyetli problarla test edilir. ATE sistemleri, DUT'u test etmek için işleyici veya prober ile etkileşime girer.

Tutucularla paketlenmiş parça ATE

ATE sistemleri tipik olarak, Test Altındaki Cihazı (DUT), ekipman tarafından ölçülebilmesi için bir Arayüz Test Adaptörüne (ITA) fiziksel olarak yerleştiren, "işleyici" adı verilen otomatik bir yerleştirme aracıyla arayüz oluşturur. Ayrıca bir Arayüz Test Adaptörü (ITA) olabilir, sadece ATE ile Test Edilen Cihaz arasında elektronik bağlantılar yapan bir cihaz (Test Altındaki Birim veya UUT olarak da adlandırılır), ancak aynı zamanda ATE arasında sinyalleri uyarlamak için ek bir devre içerebilir. ve DUT ve DUT'u monte etmek için fiziksel tesislere sahiptir. Son olarak, ITA ve DUT arasındaki bağlantıyı köprülemek için bir soket kullanılır. Bir priz, bir üretim zemininin zorlu taleplerine dayanmalıdır, bu nedenle genellikle sık sık değiştirilirler.

Basit elektrik arabirim şeması: ATE → ITA → DUT (paket) ← İşleyici

Problu silikon plaka ATE

Wafer tabanlı ATE'ler tipik olarak , cihazı test etmek için silikon bir plaka boyunca hareket eden Prober adlı bir cihaz kullanır.

Basit elektriksel arayüz şeması: ATE → Prober → Wafer (DUT)

Çoklu site

Test süresini iyileştirmenin bir yolu, aynı anda birden fazla cihazı test etmektir. ATE sistemleri artık ATE kaynaklarının her site tarafından paylaşıldığı birden çok "siteye" sahip olmayı destekleyebilir. Bazı kaynaklar paralel olarak kullanılabilir, diğerleri her DUT için serileştirilmelidir.

ATE programlama

ATE bilgisayarı, standart ve tescilli uygulama programlama arayüzleri (API) aracılığıyla ATE ekipmanını kontrol etmek için ek ifadelerle birlikte modern bilgisayar dillerini ( C , C ++ , Java , Python , LabVIEW veya Smalltalk gibi ) kullanır. Ayrıca, Tüm Sistemler için Kısaltılmış Test Dili (ATLAS) gibi bazı özel bilgisayar dilleri de mevcuttur . Otomatik test ekipmanı, NI 's TestStand gibi bir test yürütme motoru kullanılarak otomatik hale getirilebilir.

Bazen test serilerinin tasarlanmasına yardımcı olmak için otomatik test modeli oluşturma kullanılır.

Test verileri (STDF)

Yarı iletken endüstrisinde kullanılan birçok ATE platformu, Standart Test Veri Formatı (STDF) kullanarak veri çıktısı sağlar

Teşhis

Otomatik test ekipmanı teşhisi, hatalı bileşenleri belirleyen bir ATE testinin parçasıdır. ATE testleri iki temel işlevi yerine getirir. Birincisi, Test Edilen Cihazın doğru çalışıp çalışmadığını test etmektir. İkincisi, DUT'un nedenini teşhis etmek için doğru çalışmadığı zamandır. Teşhis kısmı, testin en zor ve maliyetli kısmı olabilir. ATE'nin bir küme veya belirsizlik grubu bileşenindeki bir başarısızlığı azaltması tipiktir. Bu belirsizlik gruplarının azaltılmasına yardımcı olacak bir yöntem, analog imza analizi testinin ATE sistemine eklenmesidir . Teşhis genellikle uçan prob testinin kullanımıyla desteklenir .

Test ekipmanı değiştirme

Bir test sisteminin konfigürasyonuna yüksek hızlı bir anahtarlama sisteminin eklenmesi, birden çok cihazın daha hızlı, daha uygun maliyetli bir şekilde test edilmesini sağlar ve hem test hatalarını hem de maliyetleri azaltmak için tasarlanmıştır. Bir test sisteminin anahtarlama konfigürasyonunun tasarlanması, anahtarlanacak sinyallerin ve yapılacak testlerin yanı sıra mevcut anahtarlama donanımı form faktörlerinin anlaşılmasını gerektirir.

Test ekipmanı platformları

Çeşitli modüler elektronik enstrümantasyon platformları şu anda otomatik elektronik test ve ölçüm sistemlerini yapılandırmak için ortak kullanımdadır. Bu sistemler, elektronik cihazların ve alt montajların gelen denetimi, kalite güvencesi ve üretim testi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstri standardı iletişim arayüzleri, sinyal kaynaklarını " raf ve istifleme " veya şasi / ana bilgisayar tabanlı sistemlerde, genellikle harici bir bilgisayarda çalışan özel bir yazılım uygulamasının kontrolü altında, ölçüm cihazlarıyla bağlar.

GPIB / IEEE-488

Genel Amaçlı Arayüz Veriyolu ( GPIB ), sensörleri ve programlanabilir cihazları bir bilgisayara bağlamak için kullanılan bir IEEE-488 ( Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü tarafından oluşturulan bir standart ) standart paralel arayüzdür. GPIB, 8 Mbyte / s'den daha fazla veri aktarımı gerçekleştirebilen dijital 8 bit paralel iletişim arabirimidir. 24 pimli bir konektör kullanarak bir sistem denetleyicisine 14 adede kadar enstrümanın zincirleme bağlanmasına izin verir. Cihazlarda bulunan en yaygın I / O arayüzlerinden biridir ve özellikle cihaz kontrol uygulamaları için tasarlanmıştır. IEEE-488 özellikleri bu veri yolunu standartlaştırdı ve elektriksel, mekanik ve işlevsel özelliklerini tanımlarken aynı zamanda temel yazılım iletişim kurallarını da tanımladı. GPIB, cihaz kontrolü için sağlam bir bağlantı gerektiren endüstriyel ortamlardaki uygulamalar için en iyi sonucu verir.

Orijinal GPIB standardı, şirketin ürettiği programlanabilir cihazları bağlamak ve kontrol etmek için 1960'ların sonunda Hewlett-Packard tarafından geliştirilmiştir. Dijital kontrolörlerin ve programlanabilir test ekipmanının piyasaya sürülmesi, çeşitli satıcılardan enstrümanlar ve kontrolörler arasında iletişim için standart, yüksek hızlı bir arayüz ihtiyacı yarattı. 1975'te IEEE, bir arayüz sisteminin elektriksel, mekanik ve fonksiyonel özelliklerini içeren ANSI / IEEE Standardı 488-1975, Programlanabilir Enstrümantasyon için IEEE Standart Dijital Arayüz yayınladı. Bu standart daha sonra 1978 (IEEE-488.1) ve 1990'da (IEEE-488.2) revize edildi. IEEE 488.2 spesifikasyonu, her cihaz sınıfının uyması gereken belirli komutları tanımlayan Programlanabilir Enstrümantasyon Standart Komutlarını (SCPI) içerir. SCPI, bu cihazlar arasında uyumluluk ve yapılandırılabilirlik sağlar.

IEEE-488 veri yolu uzun zamandır popülerdir çünkü kullanımı basittir ve çok çeşitli programlanabilir enstrümanlar ve uyarıcılardan yararlanır. Ancak büyük sistemler aşağıdaki sınırlamalara sahiptir:

  • Sürücü fanout kapasitesi, sistemi 14 cihaz ve bir denetleyici ile sınırlar.
  • Kablo uzunluğu , denetleyici-cihaz mesafesini cihaz başına iki metre veya toplam 20 metre (hangisi daha azsa) ile sınırlar. Bu, bir odaya dağılmış sistemlere veya uzaktan ölçüm gerektiren sistemlere aktarım sorunları getirir.
  • Birincil adresler , sistemi birincil adresleri olan 30 cihazla sınırlar. Modern araçlar nadiren ikincil adresler kullanır, bu nedenle bu, sistem boyutuna 30 cihazlık bir sınır getirir.

Enstrümantasyon için LAN genişletmeleri (LXI)

LXI Standart Ethernet kullanarak cihazı ve veri toplama sistemleri için iletişim protokolü tanımlamaktadır. Bu sistemler, düşük maliyetli, açık standart LAN (Ethernet) kullanan küçük, modüler cihazlara dayanmaktadır. LXI uyumlu cihazlar, kart kafes mimarilerinin maliyet ve form faktörü kısıtlamaları olmaksızın modüler cihazların boyut ve entegrasyon avantajlarını sunar. Ethernet iletişiminin kullanımı yoluyla, LXI Standardı esnek paketleme, yüksek hızlı G / Ç ve çok çeşitli ticari, endüstriyel, havacılık ve askeri uygulamalarda LAN bağlantısının standartlaştırılmış kullanımına izin verir. Her LXI uyumlu cihaz, LXI olmayan cihazlarla iletişimi basitleştirmek için Değiştirilebilir Sanal Enstrüman (IVI) sürücüsü içerir, böylece LXI uyumlu cihazlar kendileri LXI uyumlu olmayan cihazlarla (yani, GPIB, VXI, PXI kullanan cihazlar, vb.). Bu, aletlerin hibrit konfigürasyonlarının oluşturulmasını ve çalıştırılmasını kolaylaştırır.

LXI cihazları bazen test ve ölçüm uygulamalarını yapılandırmak için gömülü test komut dosyası işlemcileri kullanan komut dosyası kullanır. Komut dosyası tabanlı araçlar, birçok uygulama için mimari esneklik, gelişmiş performans ve daha düşük maliyet sağlar. Komut dosyası oluşturma, LXI araçlarının avantajlarını artırır ve LXI, komut dosyası oluşturmayı hem etkinleştiren hem de geliştiren özellikler sunar. Enstrümantasyon için mevcut LXI standartları, cihazların programlanabilir olmasını veya komut dosyası oluşturmasını gerektirmese de, LXI spesifikasyonundaki bazı özellikler programlanabilir cihazları öngörür ve komut dosyası oluşturma yeteneklerini LXI uyumlu cihazlarda geliştiren kullanışlı işlevsellik sağlar.

Enstrümantasyon için VME eXtensions (VXI)

VXI yolu mimarisi dayanarak otomatik test için açık bir standart platformdur VMEbus . 1987'de tanıtılan VXI, tüm Eurocard form faktörlerini kullanır ve tetikleme hatları, bir yerel veri yolu ve ölçüm uygulamaları için uygun diğer işlevleri ekler. VXI sistemleri, çeşitli VXI enstrüman modüllerinin takılabildiği 13 adede kadar yuvaya sahip bir ana çerçeve veya şasiye dayanmaktadır. Kasa ayrıca kasa ve içerdiği cihazlar için tüm güç kaynağı ve soğutma gereksinimlerini sağlar. VXI veri yolu modülleri tipik olarak 6U yüksekliğindedir.

Enstrümantasyon için PCI eXtensions (PXI)

PXI , veri toplama ve gerçek zamanlı kontrol sistemleri için özelleşmiş bir çevresel veri yoludur . 1997'de piyasaya sürülen PXI, CompactPCI 3U ve 6U form faktörlerini kullanır ve tetikleme hatları, bir yerel veri yolu ve ölçüm uygulamaları için uygun diğer işlevleri ekler. PXI donanım ve yazılım özellikleri, PXI Systems Alliance tarafından geliştirilir ve sürdürülür. Dünya çapında 50'den fazla üretici PXI donanımı üretiyor.

Evrensel Seri Veri Yolu (USB)

USB PC'ler için, klavyeler ve fareler gibi çevresel aygıtları bağlar. USB, bir bağlantı noktasında 127 cihaza kadar idare edebilen ve teorik olarak maksimum 480 Mbit / sn (USB 2.0 spesifikasyonu ile tanımlanan yüksek hızlı USB) verime sahip bir Tak ve Çalıştır veri yoludur. USB bağlantı noktaları, bilgisayarların standart özellikleri olduğundan, geleneksel seri bağlantı noktası teknolojisinin doğal bir evrimidir. Bununla birlikte, bir dizi nedenden dolayı endüstriyel test ve ölçüm sistemlerinin oluşturulmasında yaygın olarak kullanılmamaktadır; örneğin, USB kabloları endüstriyel sınıfta değildir, gürültüye duyarlıdır, yanlışlıkla yerinden çıkabilir ve denetleyici ile cihaz arasındaki maksimum mesafe 30 m'dir. Gibi RS-232 , USB dayanıklı otobüs bağlantısı gerektirmeyen bir laboratuvar ortamında uygulamalar için faydalıdır.

RS-232

RS-232, analitik ve bilimsel cihazlarda ve yazıcılar gibi çevre birimlerinin kontrolünde popüler olan bir seri iletişim spesifikasyonudur. GPIB'den farklı olarak, RS-232 arayüzü ile bir seferde yalnızca bir cihazı bağlamak ve kontrol etmek mümkündür. RS-232 ayrıca, 20 kbyte / s'den daha düşük tipik veri hızlarına sahip nispeten yavaş bir arayüzdür. RS-232, daha yavaş, daha az sağlam bir bağlantıyla uyumlu laboratuvar uygulamaları için en uygunudur. ± 24 Volt besleme ile çalışır

JTAG / Sınır taramalı IEEE Std 1149.1

JTAG / Sınır taraması, bir IC'nin pinlerini kontrol etmek ve bir test hedefinde (UUT) süreklilik (ara bağlantı) testlerini ve ayrıca mantık üzerindeki fonksiyonel küme testlerini kolaylaştırmak amacıyla PCB seviyesinde veya sistem seviyesinde bir arayüz veriyolu olarak uygulanabilir. cihazlar veya cihaz grupları. Ayrıca, IC'lerin kendisine (bkz. IEEE 1687) veya harici bir kontrol edilebilir test sisteminin parçası olan cihazlara gömülebilen diğer enstrümantasyon için bir kontrol arayüzü olarak da kullanılabilir.

Test komut dosyası işlemcileri ve bir kanal genişletme veri yolu

En son geliştirilen test sistemi platformlarından biri, yüksek hızlı bir veri yolu ile birleştirilmiş yerleşik test komut dosyası işlemcileri ile donatılmış enstrümantasyon kullanır. Bu yaklaşımda, bir "ana" cihaz, yüksek hızlı LAN tabanlı tetik senkronizasyonu ile bağlantılı olduğu test sistemindeki çeşitli "bağımlı" cihazların çalışmasını kontrol eden bir test komut dosyası (küçük bir program) çalıştırır ve birimler arası iletişim veriyolu. Komut dosyası oluşturma, bir dizi eylemi koordine etmek için programları bir komut dosyası dilinde yazmaktır.

Bu yaklaşım, test ve ölçüm uygulamalarının özelliği olan küçük mesaj aktarımları için optimize edilmiştir. Çok az ağ ek yükü ve 100 Mbit / sn veri hızı ile gerçek uygulamalarda GPIB ve 100BaseT Ethernet'ten önemli ölçüde daha hızlıdır.

Bu platformun avantajı, tüm bağlı cihazların sıkı bir şekilde entegre edilmiş çok kanallı bir sistem gibi davranmasıdır, böylece kullanıcılar test sistemlerini gerekli kanal sayılarına uygun maliyetle uyacak şekilde ölçeklendirebilirler. Bu tür bir platform üzerinde yapılandırılmış bir sistem, kaynak sağlama, ölçme, geçti / kaldı kararları, test dizisi akış kontrolü, gruplama ve bileşen işleyici veya prober'ı kontrol eden ana birim ile eksiksiz bir ölçüm ve otomasyon çözümü olarak tek başına durabilir. Özel tetikleme hatları desteği, bu yüksek hızlı veri yolu ile bağlanan yerleşik Test Komut Dosyası İşlemcileri ile donatılmış birden çok cihaz arasındaki senkronize işlemlerin ek tetik bağlantılarına gerek kalmadan gerçekleştirilebileceği anlamına gelir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar