Επισκόπηση της μηχανής τοποθέτησης τσιπ

Προκειμένου να κερδίσουν μια θέση στον σημερινό σκληρό ανταγωνισμό της αγοράς, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών προϊόντων πρέπει να βρίσκουν συνεχώς έναν τρόπο να μειώνουν το κόστος των προϊόντων και τον χρόνο εισαγωγής του προϊόντος, ενώ ταυτόχρονα βελτιώνουν συνεχώς την ποιότητα των νέων προϊόντων. Εκτός από τη βελτίωση των διαδικασιών και διαδικασιών παραγωγής, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών προϊόντων πρέπει επίσης να ενθαρρύνουν τους κατασκευαστές συσκευών ημιαγωγών να ενσωματώνουν περισσότερες λειτουργίες σε μικροσκοπικά προγραμματιζόμενα ολοκληρωμένα κυκλώματα (PIC). Επομένως, για το σχεδιασμό και την κατασκευή ηλεκτρονικών προϊόντων υψηλής ποιότητας, μας παρουσιάζεται ξεκάθαρα μια διαδρομή μικρότερου μεγέθους, ισχυρότερων λειτουργιών και χαμηλότερων τιμών. Σε αυτό το πλαίσιο, τα σημερινά προγραμματιζόμενα ολοκληρωμένα κυκλώματα έχουν πολλές ακίδες, ισχυρές λειτουργίες και καινοτόμες μορφές συναρμολόγησης. Ωστόσο, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών προϊόντων που θέλουν να χρησιμοποιήσουν τις πιο πρόσφατες συσκευές PIC πρέπει να ξεπεράσουν ορισμένα προβλήματα που αντιμετωπίζουν κατά τον προγραμματισμό. Με απλά λόγια, για να προγραμματίσετε με επιτυχία συσκευές PCI, πρέπει να μάθετε μερικές νέες μεθόδους. Η Fu Haoyun παρέχει τεχνική υποστήριξη για μηχανές τοποθέτησης JUKI στην ηπειρωτική χώρα.
Βιομηχανία φόντο
Για συσκευές PIC, οι συσκευασίες DIP, PLCC ή SOIC χρησιμοποιούνταν γενικά στο παρελθόν. Ωστόσο, με την αυξανόμενη ζήτηση για συμπαγή και υψηλής απόδοσης προϊόντα, απαιτούνται πιο προηγμένες συσκευές PIC. Οι συσκευές μνήμης flash είναι διαθέσιμες σε πακέτα SOP, TSOP, VSOP, BGA και micro-BGA. Οι μικροελεγκτές υψηλής απόδοσης, τα CPLD και τα FPGA είναι διαθέσιμα σε πακέτα QFP, BGA και micro-BGA με πλήθος ακίδων που κυμαίνονται από 44 έως και πάνω από 800.
Λόγω του υψηλού αριθμού ακίδων και του μικρού συντελεστή μορφής, τα περισσότερα από αυτά τα εξαρτήματα είναι διαθέσιμα μόνο σε πακέτα λεπτού βήματος. Τα στοιχεία λεπτού βήματος έχουν πολύ εύθραυστες ακίδες με απόσταση μόνο 0,508 mm (20 mils) ή σχεδόν καθόλου διάκενο. Αυτό οδήγησε στη χρήση συσκευών PIC για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης. Οι συσκευές PIC με υψηλή πυκνότητα και υψηλή απόδοση είναι ακριβές και απαιτούν εξοπλισμό προγραμματισμού υψηλής ποιότητας και εξαιρετικό έλεγχο της διαδικασίας για την ελαχιστοποίηση του σκραπ εξαρτημάτων.
Τα εξαρτήματα λεπτού βήματος είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα αντιμετωπίσουν απειλές από συνεπίπεδο και άλλες μορφές ζημιάς των ακίδων κατά τον χειροκίνητο προγραμματισμό. Εάν οι ακίδες καταστραφούν, μπορεί να προκληθούν προβλήματα με την αξιοπιστία των αρμών συγκόλλησης, γεγονός που θα αυξήσει το ποσοστό ελαττωμάτων στη διαδικασία κατασκευής. Ομοίως, τα εξαρτήματα υψηλής πυκνότητας θα χρειαστούν στην πραγματικότητα περισσότερο χρόνο για να προγραμματιστούν, γεγονός που θα μειώσει την αποδοτικότητα της παραγωγής.
Προγραμματισμός στην πλακέτα κυκλώματος
Οι χρήστες προηγμένων συσκευών PIC αντιμετωπίζουν μια δύσκολη επιλογή: να διακινδυνεύσουν προβλήματα ποιότητας και να χρησιμοποιήσουν μη αυτόματο προγραμματισμό; Ή βρείτε μια εναλλακτική μέθοδο προγραμματισμού που καταργεί τη μέθοδο χειροκίνητης αφής;
Για να επιτύχουν το τελευταίο, οι κατασκευαστές άρχισαν αρχικά να χρησιμοποιούν προγραμματισμό επί του σκάφους (OBP). Το OBP είναι μια απλή μέθοδος που προγραμματίζει το PIC αφού τοποθετηθεί σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Γενικά, η δοκιμή ή η λειτουργική δοκιμή εκτελείται στην πλακέτα κυκλώματος. Η μνήμη flash, η Ηλεκτρικά διαγραφόμενη προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση (EEprom), οι συσκευές CPLD που βασίζονται σε EEprom, οι συσκευές FPGA που βασίζονται σε EEprom και οι μικροελεγκτές με ενσωματωμένη μνήμη flash ή EEprom είναι όλα προγραμματισμένα σε μορφή OBP.
Η πιο κοινή μέθοδος για την εφαρμογή OBP για την κάλυψη των απαιτήσεων της μνήμης flash και των μικροελεγκτών είναι η χρήση προγραμματισμού αυτόματου εξοπλισμού δοκιμών (ATE) με τη βοήθεια ενός προσαρτήματος bed-of-nail. Οι λογικές συσκευές είναι πολύπλοκες στον προγραμματισμό και δεν είναι κατάλληλες για προγραμματισμό ATE bed-of-nails.
Μια νέα τεχνολογία OBP που βασίζεται στην αρχική προδιαγραφή IEEE για υποστήριξη δοκιμών δείχνει ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον. Η προδιαγραφή, που ονομάζεται IEEE 1149.1, καθορίζει μια σειρά από πρωτόκολλα σάρωσης ορίων που έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολλές μεθόδους προγραμματισμού PIC.
Εάν οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών προϊόντων θέλουν να χρησιμοποιήσουν μεθόδους προγραμματισμού IEEE 1149.1, βασίζονται σε εργαλεία προστασίας της πνευματικής ιδιοκτησίας που παρέχονται από διάφορους κατασκευαστές ημιαγωγών. Αλλά ο προγραμματισμός με τα εργαλεία τους είναι πολύ αργός. Επίσης, λόγω του ενστίκτου τους να προστατεύουν την πνευματική ιδιοκτησία, κάθε εργαλείο περιορίζεται στη συσκευή που χρησιμοποιείται από έναν μόνο χρήστη. Αυτό είναι ένα σημαντικό μειονέκτημα εάν οι συσκευές PIC σε μια πλακέτα κυκλώματος χρησιμοποιούνται από πολλούς χρήστες.
Συνοπτικά, η χρήση μεθόδων OBP μπορεί να εξαλείψει το φαινόμενο του χειροκίνητου χειρισμού συσκευών και προγραμματισμού σε δοκιμές, καθώς και της αργής παραγωγής. Ωστόσο, ο χρόνος που απαιτείται για τον προγραμματισμό μπορεί επίσης να είναι αργός.
Προγραμματισμός ATE Pin-on-disk
Ο εξοπλισμός ATE χρησιμοποιήθηκε αρχικά για τη διεξαγωγή δοκιμών εντός κυκλώματος συγκροτημάτων PCB για τον εντοπισμό ελαττωμάτων όπως ανοιχτά και σύντομα ίχνη, εξαρτήματα που λείπουν και λανθασμένα ευθυγραμμισμένα εξαρτήματα που εμφανίζονται κατά τη διαδικασία κατασκευής. Τα εξαρτήματα pin-on-disk είναι ακροδέκτες δοκιμής διαμορφωμένοι σε διάταξη, με ελατήριο και σχηματίζουν μια μηχανική και ηλεκτρική διασύνδεση μεταξύ του PCB και του κυκλώματος οδήγησης σήματος του εξοπλισμού δοκιμής ATE.
Μόλις το PCB συνδεθεί με ασφάλεια στο εξάρτημα pin-on-disk, το κύκλωμα οδήγησης σήματος του εξοπλισμού δοκιμής ATE θα στείλει σήματα προγραμματισμού στο PIC της συσκευής-στόχου μέσω του προσαρτήματος pin-on-disk και του PCB. Εκτός από τις δοκιμές για μηχανικά ελαττώματα, ο εξοπλισμός ATE μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προγραμματισμό συσκευών PIC. Οι διαδικασίες προγραμματισμού και διαγραφής για εξαρτήματα είναι ενσωματωμένες στη διαδικασία δοκιμής της πλακέτας κυκλώματος για τον προγραμματισμό της συσκευής-στόχου.
Προγραμματισμός σάρωσης ορίων IEEE 1149.1
Προκειμένου να αυξηθεί η πυκνότητα και η πολυπλοκότητα των συγκροτημάτων PCB, η δοκιμή πλακών κυκλωμάτων και εξαρτημάτων αντιμετωπίζει μεγάλες δυσκολίες, ειδικά για συγκροτήματα PCB με περιορισμένο χώρο. Προκειμένου να λυθεί αποτελεσματικά αυτό το πρόβλημα, δημιουργήθηκε ένα πρωτόκολλο δοκιμής σάρωσης ορίων (IEEE 1149.1).
Το πρότυπο δοκιμής IEEE 1149.1 μπορεί να προγραμματίσει συσκευές λογικής ή συσκευές μνήμης flash σε συναρμολογημένες πλακέτες κυκλωμάτων μέσω μιας έξυπνης εξωτερικής συσκευής. Αυτή η συσκευή προγραμματισμού σχηματίζει μια διεπαφή σύνδεσης με την πλακέτα κυκλώματος μέσω μιας τυπικής θύρας δοκιμαστικής πρόσβασης (Test Access Port, συντομογραφία TAP). Όλα αυτά απαιτούν τη χρήση συσκευών ελέγχου υλικού JTAG, συστημάτων λογισμικού JTAG, πλακέτες κυκλωμάτων PCB συμβατών με JTAG και δοκιμαστικής θύρας πρόσβασης τεσσάρων καλωδίων.
Η εργασία σάρωσης ορίων μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας μια εξειδικευμένη συσκευή προγραμματισμού πλακέτας κυκλώματος ή μια άλλη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε ορισμένα εργαλεία που παρέχονται από εταιρείες όπως οι δοκιμαστές GenRad, Hewlett-Packard και Teradyne ATE στις Ηνωμένες Πολιτείες, έτσι ώστε ο προγραμματισμός σάρωσης ορίων IEEE 1149.1 να μπορεί να εφαρμοστεί σε εξοπλισμό δοκιμών ΑΤΕ.
Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα της χρήσης του προτύπου IEEE είναι ότι μπορεί να προγραμματίσει μια ποικιλία εξαρτημάτων που παρέχονται από διαφορετικούς προμηθευτές στο ίδιο PCB. Αυτό μπορεί να μειώσει τον συνολικό χρόνο προγραμματισμού και να απλοποιήσει τη διαδικασία κατασκευής.
Εξοπλισμός Αυτοματοποιημένου Προγραμματισμού (AP).
Η τεχνολογία PIC συνεχίζει να προοδεύει, επομένως ο νέος αυτοματοποιημένος εξοπλισμός προγραμματισμού και η τεχνολογία συμβαδίζουν. Για παράδειγμα, ο αυτοματοποιημένος εξοπλισμός προγραμματισμού λεπτού τόνου ProMaster 970 της Data I/O μπορεί να προγραμματίσει συσκευές PIC σε προηγμένες μορφές πακέτων, όπως BGA, micro BGA, SOP, VSOP, TSOP, PLCC, SON και CSP. Οι διπλές κεφαλίδες pick-and-place (PNP) και οι προαιρετικές υποδοχές 8, 10 ή 12-ακίδων μπορούν να μεγιστοποιήσουν την απόδοση του εξοπλισμού. Ο εξοπλισμός προγραμματισμού μπορεί επίσης να περιλαμβάνει περαιτέρω έλεγχο ποιότητας της συσκευής. Για παράδειγμα, ζητήματα ομοεπίπεδης επιφάνειας και ζημιά στις ακίδες είναι ουσιαστικά ανύπαρκτα επειδή το ενσωματωμένο σύστημα όρασης λέιζερ μπορεί να εξασφαλίσει πολύ ακριβή τοποθέτηση της συσκευής.
Ο αυτοματοποιημένος προγραμματισμός συμπλέγματος μπορεί γενικά να είναι 5 έως 10 φορές ταχύτερος από τον προγραμματισμό ATE λόγω της ποικιλίας των διεπαφών προγραμματισμού και των διαμορφώσεων συσκευών PNP. Και πάλι, αυτά τα εργαλεία προγραμματισμού έχουν σχεδιαστεί ειδικά για προγραμματισμό, όχι για δοκιμή πινάκων ή λειτουργιών, ώστε να μπορούν να παρέχουν πολύ καλή ποιότητα προγραμματισμού.
Οι συσκευές PIC με λεπτό βήμα μπορεί να είναι πολύ ακριβές, επομένως, εάν το ποσοστό ζημιάς κατά τη διαδικασία κατασκευής μπορεί να μειωθεί, θα βελτιώσει σημαντικά το νεκρό σημείο του κατασκευαστή. Τα συστήματα αυτόματου προγραμματισμού που μπορούν να εφαρμοστούν στα περισσότερα εξαρτήματα είναι επίσης πολύ ευέλικτα και μπορούν να προσαρμοστούν σε προηγμένες φόρμες συσκευών συσκευασίας. Ο συνδυασμός υψηλής παραγωγικότητας, υψηλής ποιότητας και ευελιξίας είχε ως αποτέλεσμα η χαμηλότερη διαθέσιμη τιμή προγραμματισμού ανά συσκευή να είναι συχνά μικρότερη από το 20% της τιμής προγραμματισμού ATE.