Översikt över Chip Monteringsmaskin

För att vinna en plats i dagens hårda marknadskonkurrens måste tillverkare av elektronikprodukter ständigt hitta ett sätt att minska produktkostnaderna och produktintroduktionstiden, samtidigt som de kontinuerligt förbättrar kvaliteten på nya produkter. Förutom att förbättra produktionsprocesser och förfaranden måste tillverkare av elektroniska produkter också uppmuntra tillverkare av halvledarenheter att införliva fler funktioner i miniatyriserade programmerbara integrerade kretsar (PIC). Därför, för design och tillverkning av avancerade elektroniska produkter, presenteras en väg med mindre storlek, starkare funktioner och lägre priser tydligt för oss. I detta sammanhang har dagens programmerbara integrerade kretsar många stift, starka funktioner och innovativa monteringsformer. Tillverkare av elektroniska produkter som vill använda de senaste PIC-enheterna måste dock övervinna vissa problem som uppstår under programmeringen. Enkelt uttryckt, för att framgångsrikt programmera PCI-enheter måste du lära dig några nya metoder. Fu Haoyun tillhandahåller teknisk support för JUKI-placeringsmaskiner på fastlandet.
Industri bakgrund
För PIC-enheter användes vanligtvis DIP-, PLCC- eller SOIC-förpackningar tidigare. Men med den ökande efterfrågan på kompakta och högpresterande produkter krävs mer avancerade PIC-enheter. Flashminnesenheter finns i SOP-, TSOP-, VSOP-, BGA- och mikro-BGA-paket. Högpresterande mikrokontroller, CPLD och FPGA finns i QFP-, BGA- och mikro-BGA-paket med pin-antal från 44 till över 800.
På grund av det höga antalet stift och den lilla formfaktorn är de flesta av dessa komponenter endast tillgängliga i paket med fin delning. Komponenter med fin stigning har mycket ömtåliga stift med ett avstånd på endast 0.508 mm (20 mils) eller nästan inget spel. Detta har lett till användningen av PIC-enheter för att möta denna utmaning. PIC-enheter med hög densitet och hög prestanda är dyra och kräver högkvalitativ programmeringsutrustning och utmärkt processkontroll för att minimera komponentskrot.
Komponenter med fin pitch kommer nästan säkert att stöta på hot från coplanaritet och andra former av stiftskador under manuell programmering. Om stiften är skadade kan det orsaka problem med lödfogarnas tillförlitlighet, vilket kommer att öka antalet defekter i tillverkningsprocessen. På samma sätt tar komponenter med hög densitet faktiskt längre tid att programmera, vilket kommer att minska produktionseffektiviteten.
Programmering på kretskortet
Användare av avancerade PIC-enheter står inför ett svårt val: riskerar kvalitetsproblem och använder manuell programmering? Eller hitta en alternativ programmeringsmetod som eliminerar den manuella touchmetoden?
För att uppnå det senare började tillverkarna till en början använda ombordprogrammering (OBP). OBP är en enkel metod som programmerar PIC efter att den har monterats på ett kretskort (PCB). I allmänhet utförs testning eller funktionstestning på kretskortet. Flash-minne, elektriskt raderbart programmerbart läsbart minne (EEprom), EEprom-baserade CPLD-enheter, EEprom-baserade FPGA-enheter och mikrokontroller med inbyggt flashminne eller EEprom är alla programmerade i OBP-form.
Den vanligaste metoden för att implementera OBP för att möta kraven på flashminne och mikrokontroller är att använda automatisk testutrustning (ATE) programmering med hjälp av en fixtur. Logikenheter är komplicerade att programmera och lämpar sig inte för ATE-nagelprogrammering.
En ny OBP-teknik baserad på den ursprungliga IEEE-specifikationen för att stödja testning visar en lovande framtid. Specifikationen, kallad IEEE 1149.1, specificerar en serie gränsavsökningsprotokoll som har använts i många PIC-programmeringsmetoder.
Om tillverkare av elektroniska produkter vill använda IEEE 1149.1-programmeringsmetoder förlitar de sig på verktyg för skydd av immateriella rättigheter från olika halvledartillverkare. Men programmering med deras verktyg är väldigt långsam. Dessutom, på grund av deras instinkt att skydda immateriella rättigheter, är varje verktyg begränsat till den enhet som används av en enskild användare. Detta är en stor nackdel om PIC-enheterna på ett kretskort används av flera användare.
Sammanfattningsvis kan användning av OBP-metoder eliminera fenomenet med manuell enhetshantering och programmering i testning, såväl som långsam tillverkningsproduktion. Den tid som krävs för programmering kan dock också vara långsam.
ATE Pin-on-disk-programmering
ATE-utrustning användes ursprungligen för att utföra tester i kretsar av PCB-enheter för att upptäcka defekter som öppna och korta spår, saknade komponenter och felinriktade komponenter som uppstår under tillverkningsprocessen. Pin-on-disk fixturer är array-konfigurerade, fjäderbelastade testterminaler som bildar ett mekaniskt och elektriskt gränssnitt mellan PCB:n och ATE-testutrustningens signaldrivande kretsar.
När kretskortet är ordentligt anslutet till stift-på-skiva-fixturen, kommer den signaldrivande kretsen för ATE-testutrustningen att skicka programmeringssignaler till målenhetens PIC genom stift-på-skiva-fixturen och kretskortet. Förutom att testa för mekaniska defekter kan ATE-utrustning även användas för att programmera PIC-enheter. Programmerings- och raderingsprocedurerna för komponenter är inbäddade i kretskortstestproceduren för att programmera målenheten.
IEEE 1149.1 Boundary Scan Programmering
För att öka densiteten och komplexiteten hos PCB-enheter möter testningen av kretskort och komponenter stora svårigheter, särskilt för PCB-enheter med begränsat utrymme. För att effektivt lösa detta problem kom ett gränsavsökningstestprotokoll (IEEE 1149.1) till.
IEEE 1149.1-teststandarden kan programmera logiska enheter eller flashminnesenheter på sammansatta kretskort genom en intelligent extern enhet. Denna programmeringsenhet bildar ett anslutningsgränssnitt med kretskortet genom en standard teståtkomstport (Test Access Port, förkortat TAP). Allt detta kräver användning av JTAG-hårdvarustyrenheter, JTAG-programvarusystem, JTAG-kompatibla PCB-kretskort och en fyrtrådig teståtkomstport.
Gränsavsökningsarbete kan implementeras med hjälp av en specialiserad dedikerad kretskortsprogrammeringsenhet, eller ett annat alternativ är att använda några verktyg som tillhandahålls av företag som GenRad, Hewlett-Packard och Teradyne ATE-testare i USA, så att IEEE 1149.1 gränsavsökningsprogrammering kan implementeras på ATE-testutrustning.
En av de största fördelarna med att använda IEEE-standarden är att den kan programmera en mängd olika komponenter från olika leverantörer på samma PCB. Detta kan minska den totala programmeringstiden och förenkla tillverkningsprocessen.
Utrustning för automatiserad programmering (AP).
PIC-tekniken fortsätter att utvecklas, så ny automatiserad programmeringsutrustning och teknik håller jämna steg. Till exempel kan Data I/O:s ProMaster 970 automatiserade finpitchprogrammeringsutrustning programmera PIC-enheter i avancerade paketformat, inklusive BGA, micro BGA, SOP, VSOP, TSOP, PLCC, SON och CSP. Dubbla plock-and-place (PNP)-huvuden och valfria 8-, 10- eller 12-stiftsuttag kan maximera utrustningens effektivitet. Programmeringsutrustningen kan även vidare involvera kvalitetskontroll av anordningen. Till exempel är samplanaritetsproblem och stiftskador praktiskt taget obefintliga eftersom det integrerade laservisionssystemet kan säkerställa mycket exakt enhetsplacering.
Automatiserad klusterprogrammering kan i allmänhet vara 5 till 10 gånger snabbare än ATE-programmering på grund av mångfalden av programmeringsgränssnitt och PNP-enhetskonfigurationer. Återigen, dessa programmeringsverktyg är designade specifikt för programmering, inte för att testa kort eller funktioner, så de kan ge mycket god programmeringskvalitet.
Finpitch PIC-enheter kan vara mycket dyra, så om skadefrekvensen under tillverkningsprocessen kan minskas, kommer det att avsevärt förbättra tillverkarens brytpunkt. Automatiska programmeringssystem som kan appliceras på de flesta komponenter är också mycket flexibla och kan anpassas till avancerade förpackningsanordningsformer. Kombinationen av hög produktivitet, hög kvalitet och flexibilitet har resulterat i att det lägsta tillgängliga programmeringspriset per enhet ofta är mindre än 20 % av ATE-programmeringspriset.