挑戰(zhàn): 構(gòu)造一種具有在線測(cè)試與功能測(cè)試的高速測(cè)試系統(tǒng), 要求電阻測(cè)試精度高于常規(guī)ICT 一個(gè)數(shù)量級(jí),功能測(cè)試適應(yīng)多品種, 快速切換被測(cè)產(chǎn)品以滿足多品種大批量生產(chǎn)的需要. 使用的產(chǎn)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(cè)試系統(tǒng), 其設(shè)計(jì)思想是基于解決SLIC 電路（用戶接口電路）測(cè)試的基礎(chǔ)上盡可能兼容其它電路的測(cè)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(luò)等等. 經(jīng)過(guò)兩年多的開(kāi)發(fā)和不斷改進(jìn),該系統(tǒng)已成為集在線測(cè)試與功能測(cè)試為一體、功能強(qiáng)大的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備. 現(xiàn)已有超過(guò)50 個(gè)以上的厚膜電路產(chǎn)品可容易地用該系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試。 位于深圳市高新技術(shù)工業(yè)圓區(qū)的深圳市振華微電子有限公司是一家生產(chǎn)混合集成電路為主的高技術(shù)企業(yè)，年生產(chǎn)能力1500萬(wàn)塊。該行業(yè)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、開(kāi)發(fā)周期短、在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品將從樣品轉(zhuǎn)為大批量生產(chǎn)。對(duì)測(cè)試方法、測(cè)試系統(tǒng)的軟硬件的兼容性、可持續(xù)開(kāi)發(fā)性、易維護(hù)管理性提出了挑戰(zhàn)。 [align=center] 圖1. 用LabVIEW 及DAQ 開(kāi)發(fā)的T2000 測(cè)試系統(tǒng)組成的測(cè)試生產(chǎn)工序[/align] 我公司于1992 年就開(kāi)發(fā)了基于PC機(jī)和單片機(jī)的混合電路測(cè)試系統(tǒng)。但功能簡(jiǎn)單，測(cè)試精度低，速度慢，雖對(duì)公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)發(fā)揮了極重要的作用，但不能適應(yīng)用戶越來(lái)越高的產(chǎn)品品質(zhì)要求。我們也曾經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了國(guó)內(nèi)外的多套測(cè)試系統(tǒng)，由于存在速度低、可靠性、可維護(hù)性、可持續(xù)開(kāi)發(fā)性差等問(wèn)題。使得我們不斷去尋找新的技術(shù)解決存在的問(wèn)題。LabVIEW 及其技術(shù)在中國(guó)的推廣為我們這些問(wèn)題提供了強(qiáng)有力的支持。1998 年初我們開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)LabVIEW 和DAQ 板，投入了較強(qiáng)的力量并結(jié)合已有的技術(shù)基礎(chǔ)于1998 年5 月構(gòu)造了第一臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)樣機(jī)，于1998 年11 月開(kāi)發(fā)成功了5 臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)并擔(dān)負(fù)了公司80%產(chǎn)品的生產(chǎn)測(cè)試。1999 年6 月開(kāi)發(fā)了5 臺(tái)功能強(qiáng)大的T2000 型多功能測(cè)試系統(tǒng)，之后，又將1998 年開(kāi)發(fā)的全部進(jìn)行升級(jí)改造 ,共制造了10 臺(tái)多功能測(cè)試系統(tǒng)。兩年來(lái)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(chǎn)品用T2000 測(cè)試，累計(jì)測(cè)試產(chǎn)品超過(guò)2000 萬(wàn)片次。NI 的DAQ 硬件無(wú)一次故障。下面將進(jìn)一步介紹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)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(chǎn)測(cè)試設(shè)計(jì)的 ，也可適用于小型模塊 ，PCB 電路等的生產(chǎn)測(cè)試，產(chǎn)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(xiàng), 動(dòng)態(tài)參數(shù)最快20ms/項(xiàng)。電壓精度為12位ADC/DAC. 為提高生產(chǎn)效率，測(cè)試工位設(shè)計(jì)為雙工位交替測(cè)試 ,當(dāng)其中一個(gè)工位工作時(shí)，另一工位可更換被測(cè)產(chǎn)品，每工位可任意編程的引腳數(shù)為32。功能測(cè)試時(shí)+5V、-5V、12V、-12V、-53V、-96V等電源和信號(hào)源、數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)可通過(guò)軟件編程連接到被定義的引腳。NI的多個(gè)DAQ部件是由多塊系統(tǒng)集成板將電源、測(cè)試電路、保護(hù)電路、被測(cè)器件、PC等有機(jī)地結(jié)合在一起。除顯示器外所有部件全部安裝在屏蔽的機(jī)柜中。由于生產(chǎn)測(cè)試中產(chǎn)品的故障是多種多樣的，測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(hù)電路是系統(tǒng)能否高可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。軟件的設(shè)計(jì)既要滿足生產(chǎn)工人、質(zhì)檢人員、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員的需要，亦要配合硬件對(duì)各種故障作迅速的反應(yīng)，包括迅速切斷電源和信號(hào)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(yùn)行，測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果由服務(wù)器集中管理。圖2.是T2000測(cè)試系統(tǒng)的用戶界面，它可選擇被測(cè)產(chǎn)品、系統(tǒng)校驗(yàn)、單片/連續(xù)測(cè)試、工位狀態(tài)顯示、測(cè)試時(shí)間、結(jié)果記錄/打印、統(tǒng)計(jì)分析、參數(shù)顯示、波形顯示、遇錯(cuò)停止/遇錯(cuò)不停等開(kāi)關(guān)、以及供產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員使用的參數(shù)編輯和各種測(cè)試子模塊的調(diào)用按紐。 [align=center] 圖2.T2000測(cè)試系統(tǒng)的用戶界面[/align] 二.靜態(tài)測(cè)試 T2000測(cè)試系統(tǒng)可測(cè)試電阻,電容,LC/RC/LRC網(wǎng)絡(luò),二極管,三極管,恒流源等具有常規(guī)ICT的功能，但測(cè)試精度遠(yuǎn)高于ICT，電阻,電容的測(cè)試速度遠(yuǎn)高于常規(guī)儀器。用LabVIEW開(kāi)發(fā)的圖形化友好界面,易用易學(xué).用軟件構(gòu)造的電阻,電容,二極管,LC/RC/LRC網(wǎng)絡(luò),漏電流測(cè)試儀（如圖3所示）可方便的對(duì)任一工位的任意兩個(gè)PIN之間進(jìn)行分析, 通過(guò)測(cè)試儀的示波器窗口可觀察被測(cè)點(diǎn)的波形變化、充放電的瞬態(tài)、通過(guò)調(diào)整延遲時(shí)間等測(cè)試條件，使每一步測(cè)試最快、最穩(wěn)定。在純電阻（或無(wú)電容/低的RC）條件下系統(tǒng)的測(cè)試速度可達(dá)到20mS/步。將調(diào)試過(guò)程的測(cè)試條件填入?yún)?shù)表中,就可完成自動(dòng)化測(cè)試的編程工作 . 三．動(dòng)態(tài)（功能）測(cè)試 功能測(cè)試模塊的界面如圖3“上圖”所示，主要針對(duì)SLIC電路的饋電、摘掛機(jī)檢測(cè)、平衡度、傳輸?shù)葏?shù)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)不斷的擴(kuò)充、增加新的功能。使該摸快的功能越來(lái)越強(qiáng)大，可以通過(guò)外部測(cè)試文件填寫(xiě)測(cè)試條件、測(cè)試電路構(gòu)造控制碼、選擇測(cè)試方法、選擇測(cè)試點(diǎn)等實(shí)現(xiàn)所期望的測(cè)試或等效的功能測(cè)試。如：精密的工作點(diǎn)測(cè)試：可同時(shí)對(duì)一個(gè)或多個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行精密的電壓測(cè)量；瞬態(tài)測(cè)試：可同時(shí)對(duì)一個(gè)或多個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行加電過(guò)程的瞬態(tài)采樣，顯示出瞬態(tài)波形，輸出上升/下降時(shí)間、Vop-p、等等參數(shù)；傳輸特性測(cè)試：可同時(shí)對(duì)一個(gè)或多個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行單頻率點(diǎn)的傳輸特性測(cè)試，也可以進(jìn)行音頻范圍內(nèi)的多頻率掃頻測(cè)試；含有PCM編譯碼電路的測(cè)試：可對(duì)數(shù)字/模擬混合電路進(jìn)行測(cè)試等。 四．快速構(gòu)造一個(gè)新產(chǎn)品測(cè)試的能力 利用靜態(tài)和功能測(cè)試模塊的若干子程序逐項(xiàng)調(diào)試并將測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試條件填入一個(gè)表格式的控制文件中就可完成產(chǎn)品的生產(chǎn)性測(cè)試編程。該文件是標(biāo)準(zhǔn)的TXT文件，用任何文本編輯器或EXCEL可完成編程工作。當(dāng)你用EXCEL打開(kāi)這一文件時(shí)，您看到的好象是產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范書(shū)或者是產(chǎn)品的電參數(shù)表，其實(shí)除了電參數(shù)外還包含了測(cè)試所需的控制代碼，這一點(diǎn)得益于LabVIEW強(qiáng)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(zhuǎn)換為若干子程序的控制。當(dāng)編寫(xiě)完測(cè)試文件并保存在規(guī)定的目錄下，在測(cè)試系統(tǒng)用戶界面“選擇產(chǎn)品型號(hào)”下拉菜單中就可找到被測(cè)產(chǎn)品型號(hào)。一個(gè)50個(gè)元器件SIP20的厚膜電路最快一天可完成構(gòu)造產(chǎn)品的測(cè)試，在同一網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的多臺(tái)相同測(cè)試系統(tǒng)也立即具備該產(chǎn)品的測(cè)試能力。這一優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)測(cè)試無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。 [align=center] [/align] 五．效益分析 我公司在1997年底技術(shù)改造規(guī)劃時(shí)，計(jì)劃用40萬(wàn)US$進(jìn)行測(cè)試設(shè)備改造，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)1500萬(wàn)片的測(cè)試能力。經(jīng)過(guò)認(rèn)真的調(diào)研，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)有的同行雖擁有高達(dá)80萬(wàn)US$的成套進(jìn)口測(cè)試設(shè)備，但存在測(cè)試成本高、資源浪費(fèi)、維護(hù)和二次開(kāi)發(fā)的難度大、有的產(chǎn)品測(cè)試軟件還需大專(zhuān)院校的技術(shù)支持。在測(cè)試速度方面，雖然單片測(cè)試速度很快，但測(cè)試工位少，因此總的生產(chǎn)效率不高。根據(jù)這些問(wèn)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(cè)試系統(tǒng)，用了不到10萬(wàn)US$的投資，實(shí)現(xiàn)了要花100萬(wàn)US$進(jìn)口成套設(shè)備或者花費(fèi)250萬(wàn)￥RMB購(gòu)買(mǎi)國(guó)內(nèi)的測(cè)試系統(tǒng)才能達(dá)到的產(chǎn)能，其先進(jìn)性、可靠性則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)購(gòu)買(mǎi)的測(cè)試設(shè)備；易維護(hù)性、可持續(xù)開(kāi)發(fā)性優(yōu)于進(jìn)口設(shè)備。