Ülevaade kiibi paigaldamise masinast

Tänapäeva karmis turukonkurentsis koha võitmiseks peavad elektroonikatoodete tootjad pidevalt leidma võimaluse vähendada tootekulusid ja toote tutvustamisaega, samal ajal pidevalt uute toodete kvaliteeti parandades. Lisaks tootmisprotsesside ja -protseduuride täiustamisele peavad elektroonikatoodete tootjad julgustama pooljuhtseadmete tootjaid lisama miniatuursetesse programmeeritavatesse integraallülitustesse (PIC) rohkem funktsioone. Seetõttu on tipptasemel elektroonikatoodete projekteerimisel ja valmistamisel meie jaoks selgelt ette nähtud väiksemate mõõtmete, tugevamate funktsioonide ja madalamate hindadega tee. Selles kontekstis on tänapäevastel programmeeritavatel integraallülitustel palju kontakte, tugevaid funktsioone ja uuenduslikke koostevorme. Elektroonikatoodete tootjad, kes soovivad kasutada uusimaid PIC-seadmeid, peavad aga ületama mõned programmeerimisel tekkinud probleemid. Lihtsamalt öeldes peate PCI-seadmete edukaks programmeerimiseks õppima mõned uued meetodid. Fu Haoyun pakub tehnilist tuge mandri JUKI paigutusmasinatele.
Tööstuse taust
PIC-seadmete puhul kasutati varem üldiselt DIP-, PLCC- või SOIC-pakendeid. Kuna nõudlus kompaktsete ja suure jõudlusega toodete järele kasvab, on aga vaja täiustatud PIC-seadmeid. Välkmäluseadmed on saadaval SOP-, TSOP-, VSOP-, BGA- ja mikro-BGA-pakettides. Suure jõudlusega mikrokontrollerid, CPLD-d ja FPGA-d on saadaval QFP-, BGA- ja mikro-BGA-pakettides, mille kontaktide arv on vahemikus 44 kuni üle 800.
Suure tihvtide arvu ja väikese kuju tõttu on enamik neist komponentidest saadaval ainult väikese sammuga pakendites. Peene sammuga komponentidel on väga haprad tihvtid, mille vahekaugus on ainult 0,508 mm (20 miili) või peaaegu olematu. See on viinud PIC-seadmete kasutamiseni selle väljakutse lahendamiseks. Suure tihedusega ja suure jõudlusega PIC-seadmed on kallid ja nõuavad kvaliteetseid programmeerimisseadmeid ja suurepärast protsessijuhtimist, et minimeerida komponentide jääke.
Peene helikõrguse komponendid puutuvad käsitsi programmeerimise ajal peaaegu kindlasti kokku ohtudega, mis tulenevad samatasandilisusest ja muudest tihvtide kahjustustest. Kui tihvtid on kahjustatud, võib see põhjustada probleeme jooteühenduste töökindlusega, mis suurendab tootmisprotsessi defektide esinemist. Samamoodi võtab suure tihedusega komponentide programmeerimine tegelikult kauem aega, mis vähendab tootmise efektiivsust.
Programmeerimine trükkplaadil
Täiustatud PIC-seadmete kasutajad seisavad silmitsi raske valikuga: riskida kvaliteediprobleemidega ja kasutada käsitsi programmeerimist? Või leidke alternatiivne programmeerimismeetod, mis välistab käsitsi puutemeetodi?
Viimase saavutamiseks hakkasid tootjad esialgu kasutama pardaprogrammeerimist (OBP). OBP on lihtne meetod, mis programmeerib PIC-i pärast selle paigaldamist trükkplaadile (PCB). Üldjuhul tehakse testimine ehk funktsionaalne testimine trükkplaadil. Välkmälu, elektriliselt kustutatav programmeeritav lugemismälu (EEprom), EEprom-põhised CPLD-seadmed, EEpromi-põhised FPGA-seadmed ja sisseehitatud välkmälu või EEpromiga mikrokontrollerid on kõik programmeeritud OBP-vormingus.
Kõige tavalisem meetod OBP rakendamiseks välkmälu ja mikrokontrollerite nõuete täitmiseks on automaatse testimisseadme (ATE) programmeerimise kasutamine küünealuse kinnitusseadme abil. Loogikaseadmeid on keeruline programmeerida ja need ei sobi ATE naelte voodisse programmeerimiseks.
Uus OBP-tehnoloogia, mis põhineb algsel IEEE spetsifikatsioonil ja toetab testimist, näitab paljutõotavat tulevikku. Spetsifikatsioon nimega IEEE 1149.1 määratleb piiride skaneerimise protokollide seeria, mida on kasutatud paljudes PIC-programmeerimismeetodites.
Kui elektroonikatoodete tootjad soovivad kasutada IEEE 1149.1 programmeerimismeetodeid, toetuvad nad erinevate pooljuhtide tootjate pakutavatele intellektuaalomandi kaitse tööriistadele. Kuid nende tööriistadega programmeerimine on väga aeglane. Lisaks on iga tööriist intellektuaalomandi kaitsmise instinkti tõttu piiratud seadmega, mida kasutab üksainus kasutaja. See on suur puudus, kui trükkplaadil olevaid PIC-seadmeid kasutavad mitu kasutajat.
Kokkuvõttes võib OBP meetodite kasutamine kõrvaldada seadmete käsitsi käsitsemise ja testimise programmeerimise ning aeglase tootmise. Samas võib programmeerimiseks kuluv aeg olla ka aeglane.
ATE Pin-on-disk programmeerimine
ATE-seadmeid kasutati algselt PCB-koostude ahelasiseseks testimiseks, et tuvastada defekte, nagu lahtised ja lühikesed jäljed, puuduvad komponendid ja valesti joondatud komponendid, mis tekivad tootmisprotsessi käigus. Pin-on-disk kinnitused on massiivi konfigureeritud vedruga testklemmid, mis moodustavad mehaanilise ja elektrilise liidese PCB ja ATE testimisseadmete signaalijuhtimisahela vahel.
Kui PCB on kindlalt ühendatud ketasklemmiga, saadab ATE testimisseadmete signaalijuhtimisahel programmeerimissignaale sihtseadme PIC-le läbi pin-on-disk kinnituse ja PCB. Lisaks mehaaniliste defektide testimisele saab ATE seadmeid kasutada ka PIC-seadmete programmeerimiseks. Komponentide programmeerimis- ja kustutamisprotseduurid on sisseehitatud trükkplaadi testimisprotseduuri sihtseadme programmeerimiseks.
IEEE 1149.1 piiride skaneerimise programmeerimine
PCB-koostude tiheduse ja keerukuse suurendamiseks on trükkplaatide ja komponentide testimine suurte raskustega, eriti piiratud ruumiga PCB-koostude puhul. Selle probleemi tõhusaks lahendamiseks võeti kasutusele piiride skaneerimise testiprotokoll (IEEE 1149.1).
IEEE 1149.1 teststandard suudab programmeerida loogikaseadmeid või välkmäluseadmeid kokkupandud trükkplaatidele läbi intelligentse välisseadme. See programmeerimisseade moodustab ühendusliidese trükkplaadiga standardse testpääsupordi (Test Access Port, lühendatult TAP) kaudu. Kõik see nõuab JTAG-i riistvarajuhtimisseadmete, JTAG-tarkvarasüsteemide, JTAG-iga ühilduvate PCB-trükkplaatide ja neljajuhtmelise testpääsupordi kasutamist.
Piiride skannimist saab teostada spetsiaalse spetsiaalse trükkplaadi programmeerimisseadme abil või kasutada mõnda tööriistu, mida pakuvad sellised ettevõtted nagu GenRad, Hewlett-Packardi ja Teradyne ATE testijad Ameerika Ühendriikides, et IEEE 1149.1 piiride skaneerimise programmeerimine saaks rakendatakse ATE testimisseadmetele.
Üks IEEE standardi kasutamise suurimaid eeliseid on see, et sellega saab samale PCB-le programmeerida erinevaid komponente, mida erinevad tarnijad pakuvad. See võib lühendada üldist programmeerimisaega ja lihtsustada tootmisprotsessi.
Automatiseeritud programmeerimise (AP) seadmed
PIC-tehnoloogia areneb jätkuvalt, nii et uued automatiseeritud programmeerimisseadmed ja -tehnoloogia peavad sammu. Näiteks Data I/O ProMaster 970 automatiseeritud peene helikõrguse programmeerimisseadmed võivad programmeerida PIC-seadmeid täiustatud paketivormingutes, sealhulgas BGA, micro BGA, SOP, VSOP, TSOP, PLCC, SON ja CSP. Kahekordne vali ja aseta (PNP) päised ja valikulised 8-, 10- või 12-kontaktiga pistikupesad võivad seadmete tõhusust maksimeerida. Programmeerimisseadmed võivad lisaks hõlmata ka seadme kvaliteedikontrolli. Näiteks sarnased probleemid ja tihvtide kahjustused on praktiliselt olematud, sest integreeritud lasernägemissüsteem suudab tagada seadme väga täpse paigutuse.
Programmeerimisliideste ja PNP-seadmete konfiguratsioonide tõttu võib automaatne klastri programmeerimine olla üldiselt 5–10 korda kiirem kui ATE programmeerimine. Jällegi, need programmeerimisvahendid on loodud spetsiaalselt programmeerimiseks, mitte plaatide või funktsioonide testimiseks, nii et need suudavad pakkuda väga head programmeerimiskvaliteeti.
Peene sammuga PIC-seadmed võivad olla väga kallid, nii et kui tootmisprotsessi käigus tekkivaid kahjustusi saab vähendada, parandab see oluliselt tootja tasuvuspunkti. Automaatsed programmeerimissüsteemid, mida saab rakendada enamikule komponentidele, on samuti väga paindlikud ja neid saab kohandada täiustatud pakkimisseadmete vormidele. Kõrge tootlikkuse, kõrge kvaliteedi ja paindlikkuse kombinatsioon on viinud selleni, et madalaim saadaolev programmeerimishind seadme kohta on sageli alla 20% ATE programmeerimishinnast.