V93000自动化测试技术研究_费晓华.pdf

电子质量2022年第12期（总第429期）V93000 自动化测试技术研究费晓华，邱贞华（中科芯集成电路有限公司，江苏 无锡214035）摘 要：随着集成电路芯片的快速发展，相应的测试技术也在不断地提高，随之而来测试机功能也越来越高端复杂。V93000是一种高端的ATE测试机，近年来产量需求不断增加，但是目前常规的人工测试已无法完全满足需求，因此需一种新型的测试方式来扩大产量。提出了一种V93000自动化测试的方式，首先，对该自动测试方法的硬件部分包括插座选型、PCB板设计和KIT的制作等进行了介绍；然后，阐述了测试程序开发的内容；最后，展示了自动化测试的具体实现过程，对于提高V93000测试效率和准确性具有重要的意义。关键词：V93000；自动化；插座；印刷电路板；KIT；测试程序中国分类号：TP 206文献标识码：A文章编号：1003-0107（2022）12-0028-07Research on V93000 Automated Test TechnologyFEI Xiaohua，QIU Zhenhua（China Key System&Integrated Circuit Co.，Ltd.，Wuxi 214035，China）Abstract：With the continuous development of integrated circuits，the corresponding testingtechnology is also constantly improving，and then the functions of test machines are becomingmore and more sophisticated.V93000 is a high-end ATE test machine，in recent years，itsproduction demand has been increasing，and at present，the conventional manual testing hasunable to fully meet the demand，so a new test method is urgently needed to expand the pro-duction.An automated test technlogy for V93000 is proposed.Firstly，the hardware part of theautomatic test method，including socket selection，PCB design and production of KIT，are in-troduced.Then，the content of the test program development is elaborated.Finally，the specificimplemention process of automated testing is demonstrated，which is important for improvingthe efficiency and accuracy of V93000 testing.Keywords：V93000；automation；socket；PCB；KIT；test programCLC number：TP 206Document code：AArticle ID：1003-0107(2022)12-0028-07收稿日期：2022-09-14修回日期：2022-12-13作者简介：费晓华（1994），男，江苏无锡人，中科芯集成电路有限公司测试工程师，主要从事数字集成电路测试技术研究工作。0引言V93000集成电路测试系统是一款可扩展型平台，它集合了数字测试、模拟测试和射频测量等资源1。并且它是一种采用Linux操作系统的测试平台，使用的测试程序软件名称是SmarTest，目前有多个版本，程序开发普遍适用的版本号是7.4.1.0和7.5.4.4，程序开发语言采用的是C。V93000拥有丰富的软件工具，包含波形分析工具、向量分析工具、调试硬件Debug窗口工具和存储器测试工具等。此外，测试机台能承载多种测试速率板卡，包含PS 1600、PS 9G、PS 16G、MBAV 8和UHC 4等测试板卡，对应可搭建各种复杂的测试环境平台，针对机台强大的测试能力，目前V93000已成为主流高28V93000自动化测试技术研究费晓华，等端IC测试2机台。随着半导体产业的发展3，测试环境日益复杂，测试产品项目与日俱增，尤其是测试数量大幅度提升，这些对测试产品评估周期、人员的工作量需求和测试产量是一个很大的考验，因此引入了V93000自动化测试流程，以达到缩短测试周期，减少人员的测试要求，提高测试效率，提升产量的目的。本文将围绕V93000自动化测试技术进行介绍，包括自动化插座的选型、测试PCB的设计、测试KIT的制作、测试程序的开发和最终实现自动化的测试方面等。1插座的选型测试插座也称为测试夹具或者IC插座，是指可以放入多引脚集成电路的座子4。连通测试Load-Board和测试电路的信号传递者，也是直接关联测试人员，取放电路的唯一途径。一个好的测试插座，往往能降低其余杂波信号的干扰，保证测试的可靠性，对电路进行详细的性能评估。而自动化插座除了能够满足此项要求，还能适配于自动化，简单来说，就是用机械手取放电路来代替人工操作。自动化插座相对普通手测插座具有以下几个不同点。1.1无需封盖由于是用机械手取放电路，因此在自动化测试过程中，机械臂使用NEST头吸取电路，下压安放在SOCKET中，从而保证联通性测试，取代了人工封盖、拧插座的步骤，如图1所示。1.2光纤开孔SOCKET本身需要有光纤孔，此作用是配合自动化机械手，做光纤限位。判断插座中是否盛放电路，防止在无电路的情况下，NEST头过压，误操作压坏芯片或损坏SOCKET，如图2所示。1.3十字让位插座导框部分需做十字让位，一般安排在电路顶端和底端的位置，对应插座的上下两端，宽度为3 mm，深度为3 mm，如图3所示。十字让位的作用是方便KIT上的Nest更好地定位，放置电路，SOCK-ET上拥有一定的避让，也是保护自我的一种手段。2PCB板设计在PCB板的设计过程中，就需要注意信号完整性的问题5，它决定了最终能否准确地评估电参数。测 试PCB板 安 装 在Stiffener测 试 架 上，连 接V93000测试机。PCB板上方安装测试插座，再通过定位孔安装对应的KIT硬件板，固定住硬件，一起dock在测试机台上。具体硬件测试架构如图4所示。图1无盖插座图2光线开孔插座37.712.137.920.1102开启角度图3十字让位插座29电子质量2022年第12期（总第429期）由图4可知，PCB测试板上方由于需要承载KIT硬件，不适合将一些外围器件，尤其是继电器、电容、电阻等大体积器件，焊接在PCB顶端，这样容易造成KIT无法安装或损坏测试器件，即需要保证测试板KIT覆盖区域的空闲。此外，由于硬件较为沉重，出于安全和质量方面的因素考虑，测试板的厚度要求3 mm为最佳，否则容易压坏PCB板。3KIT的制作KIT是自动化测试独有的硬件设备，也是区别于常规手动测试的最大不同之处。KIT的作用是吸取自动化过程中的待测电路，并确定电路的存放位置。KIT可分为2部分，一部分是常见的KIT硬件板，另一部分是Nest头和托盘，如图5所示。此两部分相互配套，共同组成KIT部件。KIT硬件板通过定位孔安装于PCB测试板上，为机械手提供电路定位功能，Nest头安装于自动化机械臂上，Nest头吸取托盘内盛放的电路，而后通过机械臂传输，再通过KIT硬件板确定位置坐标，准确地放入测试插座中，为下一步机测做好准备。4测试程序的开发V93000自动化程序的开发，大体上继承手测程序的开发工作。在程序新建后，编写PINMAP定义、LEVEL设 定、TIMING设 置、PATTERN编 写 和TESTFLOW建立等程序。自动化的显著优点在于，可以实现多site同时测试，机械臂吸取多颗电路，同时放入插座内，安排测试。而不改变程序运行的时间。以下将对自动化程序开发的不同之处进行介绍。a）PINMAP的设定不再只限定一种site，如图6所示。在Pin Settings一栏中，选择定义设置，根据自身的需求填写数值，不得超出量程。V93000会根据设定的site数，在程序中生成对应site数的通道，按硬件设计填入通道号。多site的含义是指多颗芯片能同时测试，随着同测数目的增加，测试成本可以得到显著的降低6-7。多site增加的不仅仅是数字通 道，还 涵 盖 了Analog Pins、DPS Pins和UtilityPins，可以说只要是关于通道的，都要成倍在程序中添加。注意，多site的测试脚不可以共用一个通道，重复使用的通道将以黄色标示出，如图7所示，需仔细核对程序。图4测试版与SOCKETSocket KITPCBStiffener定位孔定位孔定位孔定位孔a KIT硬件板b Nest头和托盘图5 KIT硬件板托盘NEST头图6 Pinmap图30V93000自动化测试技术研究费晓华，等b）程序开发完成后，需要进行多site测试使能，如图8所示。此为site control功能，可选择待测试的site，选择需要显示site的测试数据，以及观察当前site的运行状态。c）分bin限制。V93000测试程序中，为了显示失效项，都会使用分bin设置，分bin越多越详细，显示对应失效项就越准确。手测程序的分bin基本无限制，然而在自动化中，受限于分选机的硬件条件，不适合过多分bin。如图9所示，图示位置即为分选机存放进出货电路的TRAY盘位置，不同测试结果的电路会根据bin结果，被分类存放于TRAY盘中。出货下料区域限制了bin的个数，bin个数超出量程也会导致电路放置的紊乱，因此本研究规定分bin个数在35个以内最佳。5自动化测试实现在硬件准备完成后，如何实现V93000测试机和自动化分选机的连机协作，是自动化测试的最重要一步。本研究目前使用的是GPIB总线协议通讯，即通过GPIB线连接来实现分选机设备和计算机互联，从而达成分选机发送信号控制V93000测试的效果。测试程控需要编写对应CFG文件，V93000中存在对应分选机应用的可选文件，如图10所示，目前常用的是Matrix Delta三温分选机和HONTECH 7080常高温分选机。采 用Delta和Seiko-Epson文 件。文 件 中 选 择GPIB通讯方式，填写对应计算机设备连接地址号和端口号，如图11所示。图7多site设置图8 SITE使能图9机械手分bin区域图10机台选型图11程控通讯31电子质量2022年第12期（总第429期）图14分选机开关和报警图在设备状态栏选择测试类型，从手测改为机械手测试，并导入编写好的CFG程控文件，如图12所示。在V9300上新建测试任务，点击START TEST按钮开始运行测试后，V93000上所有的测试工作基本都完成了，只需要操作控制分选机即可。2种常用的分选机（即常高温分选机HT-7000系列和三温分选机Matrix）如图13所示。其中，HT-7000只能用于常温和高温测试；Matrix在此基础上拥有连接低温液氮的接口，能达到低温的测试的环境，也是较好的分选机，能够满足大部分所内-55125 的温度要求。以Matrix分选机为例，首先连接机器主电源线，开启主电源开关，连接干燥空气和除湿气管，在白色指示灯亮起后，表明电源已连上，按下“ON”按钮，等待绿灯亮起后，就可启动控制电脑，表明机器正式启动成功，如图14所示。分选机启动后，需确认软件的配置文件是否正确。后进入软件调用界面，设置分选机锁门上锁，从而检查设备内有无异物，待准备就绪后，观察Configuration有 无 显 示“OK”，若 有