Сигнатурный анализ – универсальное и недорогое решение для входного контроля электрорадиоэлементов (ЭРЭ)
На сегодняшний момент производители электронной аппаратуры вынуждены доверять поставщикам комплектующих изделий, так как капитальные затраты на оснащение входного контроля полноценной измерительной и тестирующей аппаратурой достаточно велики. По этой причине производители электроники предпочитают выбирать добросовестного поставщика электронной компонентной базы (ЭКБ), чем организовывать входной контроль этих компонентов. Тем более что при наличии в технологической цепочке производства тестовой системы для внутрисхемного контроля электронных модулей (Pilot4D V8 или TR-17), отсутствие операции входного контроля компонентов компенсируется за счет выявления этими тестовыми системами дефектных элементов. И это можно было бы считать выходом из ситуации, если бы не недостаточное количество тестовых систем такого класса у российских производителей электроники. Именно для повышения качества выпускаемой продукции производители аппаратуры оснащают свои производства оборудованием для осуществления полноценного входного контроля электронной компонентной базы. Особенно важна 100% исправность комплектующих изделий ЭКБ при сборке ответственных узлов управляющих систем, когда неисправность какой-либо одной детали может повлечь за собой выход из строя других деталей, узлов, а возможно, и всего сложного электронного комплекса в целом.
Большое значение имеет входной анализ качества комплектующих ЭКБ, который позволяет производителям электронной аппаратуры выявлять недостатки, свойственные компонентам того или иного поставщика ЭКБ, заранее принимать необходимые меры для повышения надежности компонентов еще до возможного отказа аппаратуры.
В предлагаемой Вашему вниманию статье предлагается бюджетное решение для входного контроля компонентов ЭКБ с использованием локализатора неисправностей. Работа прибора основана на использовании метода аналогового сигнатурного анализа (ASA), иначе этот метод называют VI (напряжение – ток). Суть метода заключается в том, что на экране прибора или персонального компьютера (ПК) выводится вольтамперная характеристика (сигнатура) анализируемого компонента ЭКБ и сравнивается с эталонной. Эталонная сигнатура может быть получена в режиме «реального времени» с эталонного компонента ЭКБ (прибор имеет два канала) или из памяти прибора с сохраненными эталонными сигнатурами.
Отличие сигнатуры проверяемого локализатором неисправностей компонента ЭКБ от эталонной говорит о наличии у него неисправностей. Сравнение сигнатур выполняется автоматически, т.е. прибор сообщает результат сравнения («ГОДЕН/НЕ ГОДЕН»). Порог срабатывания (допуск) сигнатур задается оператором.
Анализ сигнатур позволяет оценить все типы элементов: аналоговые, цифровые, электромеханические и другие. Например, большинство дефектов цифровых микросхем проявляется изменением характеристик входных/выходных каскадов, обрывами или утечками, а неисправность трансформатора или электродвигателя выражается в изменении сигнатуры вследствие изменения сопротивления или индуктивности обмотки. Кроме того, метод ASA – зачастую единственный способ проверки неизвестных заказных микросхем.
Рис. 1. Локализаторы неисправностей SFL1500 (слева) и SFL3500 (справа)
В поисках бюджетного решения по входному контролю компонентов ЭКБ предприятие «Совтест АТЕ» с 2005 г. начало выпуск приборов SFL, в основу работы которых положен метод ASA. На данный момент для заказа доступны две модели – SFL1500 и SFL3500.
При тестировании на экран ПК (или дисплей локализатора) выводится вольт-амперная характеристика анализируемого компонента ЭКБ и эталонная сигнатура. Эталонная сигнатура может быть получена следующим образом:
от исправного компонента ЭКБ
из электронной библиотеки компонентов
либо из альбома эталонных сигнатур (поставляемого с прибором).
Рис. 2. Отображение аналоговых сигнатур с указанием дефектного вывода ИМС
Отличие сигнатур говорит о неисправности. Сигнатуры, соответствующие дефектным выводам ИМС, выделяются красным цветом (см. Рис. 2).
Сравнение сигнатур выполняется автоматически, т.е. прибор сообщает результат сравнения: "Годен" (Test passed) или "Не годен" (Test failed) (рис.3).
Рис. 3. Вывод информации о пригодности тестируемого элемента: годен (слева), не годен (справа)
По виду сигнатур можно судить о характере неисправности компонента. К примеру, если входной/выходной каскад ИМС сформирован полупроводниковым элементом (диодом или транзистором), то для исправного компонента будет получена сигнатура, характерная для диода (рис.4а). При "пробое" входного каскада мы будем наблюдать сигнатуру, характерную для обычного резистора (рис.4б). При отсутствии связи кристалла с выводом ИМС на экране появится горизонтальная линия (рис.4в). Сигнатуры уникальны для каждого типа логики (ТТЛ или КМОП), а также могут различаться для ИМС разных производителей и даже разных партий. Поэтому необходимо использовать в качестве эталона хотя бы одну заведомо годную микросхему из партии.
Значительно повысить эффективность применения локализаторов неисправностей на операции входного контроля компонентов ЭКБ позволяет внешний мультиплексор (MUX), который позволяет осуществлять тестирование в автоматическом режиме многовыводных схем. Применение мультиплексора дает возможность быстрого доступа к большому количеству цепей тестируемого устройства.
Рис. 5. Мультиплексор MUX
Режимы работы мультиплексора:
- «каждый вывод мультиплексора относительно каждого» (100 к 100);
- «каждый вывод мультиплексора относительно общего» (200 к 1).
Оснастка:
- контактные устройства (КУ);
- клипсы
- пробники SMD
- колодки и др.
Для мультиплексора могут быть использованы специализированные клипсы для микросхем или ответные части разъёмов. Клипсы могут быть изготовлены практически для любых корпусов ИМС, в том числе и для микросхем отечественного производства.
Рис. 6. Примеры оснастки
Ознакомиться с возможностями локализатора неисправностей SFL, а также подробнее узнать о реализации входного контроля на предприятиях Вы сможете на конференции «Отечественные решения в области входного контроля и испытаний ЭКБ», которая пройдет 30 марта 2018 года на территории национального исследовательского университета «МГТУ им. Н.Э.Баумана» в Москве.