Обзор машины для монтажа чипов

Чтобы занять место в сегодняшней жесткой рыночной конкуренции, производители электронной продукции должны постоянно находить способы снижения себестоимости продукции и времени ее внедрения, в то же время постоянно улучшая качество новой продукции. Помимо улучшения производственных процессов и процедур, производители электронной продукции должны также поощрять производителей полупроводниковых устройств включать больше функций в миниатюрные программируемые интегральные схемы (PIC). Таким образом, для разработки и производства высококачественной электронной продукции нам ясно представлен путь меньшего размера, более мощных функций и более низких цен. В этом контексте современные программируемые интегральные схемы имеют множество выводов, сильные функции и инновационные формы сборки. Однако производители электронной продукции, желающие использовать новейшие устройства PIC, должны преодолеть некоторые проблемы, возникающие во время программирования. Проще говоря, чтобы успешно программировать PCI-устройства, вам необходимо изучить некоторые новые методы. Фу Хаоюнь обеспечивает техническую поддержку укладочных машин JUKI на материке.
Предыстория отрасли
Для устройств PIC в прошлом обычно использовалась упаковка DIP, PLCC или SOIC. Однако с ростом спроса на компактные и высокопроизводительные продукты требуются более совершенные устройства PIC. Устройства флэш-памяти доступны в корпусах SOP, TSOP, VSOP, BGA и micro-BGA. Высокопроизводительные микроконтроллеры, CPLD и FPGA доступны в корпусах QFP, BGA и micro-BGA с числом контактов от 44 до более 800.
Из-за большого количества контактов и небольшого форм-фактора большинство этих компонентов доступны только в корпусах с мелким шагом. Компоненты с мелким шагом имеют очень хрупкие штыри с расстоянием между ними всего 0,508 мм (20 мил) или почти без зазора. Это привело к использованию устройств PIC для решения этой задачи. Устройства PIC с высокой плотностью и высокой производительностью дороги и требуют высококачественного программного обеспечения и отличного управления процессом для минимизации брака компонентов.
Компоненты с малым шагом практически наверняка столкнутся с угрозой компланарности и другими формами повреждения выводов во время ручного программирования. Если контакты повреждены, это может вызвать проблемы с надежностью паяных соединений, что увеличит процент брака в производственном процессе. Аналогично, программирование компонентов с высокой плотностью фактически займет больше времени, что снизит эффективность производства.
Программирование на плате
Пользователи продвинутых PIC-устройств оказываются перед трудным выбором: рискнуть проблемами качества и использовать ручное программирование? Или найти альтернативный метод программирования, исключающий метод ручного касания?
Для достижения последнего производители изначально стали использовать бортовое программирование (ОБП). OBP — это простой метод программирования PIC после его установки на печатную плату (PCB). Обычно тестирование или функциональное тестирование выполняется на печатной плате. Флэш-память, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEprom), устройства CPLD на основе EEprom, устройства FPGA на основе EEprom и микроконтроллеры со встроенной флэш-памятью или EEprom — все они программируются в форме OBP.
Наиболее распространенным методом реализации ОБП для удовлетворения требований флэш-памяти и микроконтроллеров является использование программирования автоматического испытательного оборудования (АТЕ) с помощью гвоздевого приспособления. Логические устройства сложны в программировании и не подходят для поверхностного программирования ATE.
Новая технология OBP, основанная на исходной спецификации IEEE для поддержки тестирования, имеет многообещающее будущее. Спецификация, называемая IEEE 1149.1, определяет ряд протоколов граничного сканирования, которые используются во многих методах программирования PIC.
Если производители электронной продукции хотят использовать методы программирования IEEE 1149.1, они полагаются на инструменты защиты интеллектуальной собственности, предоставляемые различными производителями полупроводников. Но программирование с их инструментами происходит очень медленно. Кроме того, из-за инстинкта защиты интеллектуальной собственности каждый инструмент ограничен устройством, используемым одним пользователем. Это серьезный недостаток, если устройства PIC на плате используются несколькими пользователями.
Таким образом, использование методов OBP может устранить явление ручного управления устройствами и программирования при тестировании, а также замедление производственного производства. Однако время, необходимое для программирования, также может быть медленным.
Программирование контактов ATE на диске
Оборудование ATE изначально использовалось для внутрисхемного тестирования сборок печатных плат с целью обнаружения таких дефектов, как открытые и короткие дорожки, отсутствующие компоненты и несовпадение компонентов, возникающих в процессе производства. Крепления Pin-on-disk представляют собой подпружиненные тестовые клеммы с конфигурацией матрицы, которые образуют механический и электрический интерфейс между печатной платой и схемой управления сигналами испытательного оборудования ATE.
Как только печатная плата будет надежно подключена к креплению «вывод на диске», схема управления сигналами испытательного оборудования ATE отправит сигналы программирования на PIC целевого устройства через приспособление «вывод на диске» и печатную плату. Помимо проверки механических дефектов, оборудование ATE также можно использовать для программирования PIC-устройств. Процедуры программирования и стирания компонентов встроены в процедуру тестирования печатной платы для программирования целевого устройства.
Программирование краевого сканирования IEEE 1149.1
Из-за увеличения плотности и сложности сборок печатных плат тестирование плат и компонентов сталкивается с большими трудностями, особенно для сборок печатных плат с ограниченным пространством. Для эффективного решения этой проблемы был создан протокол тестирования пограничного сканирования (IEEE 1149.1).
Стандарт тестирования IEEE 1149.1 позволяет программировать логические устройства или устройства флэш-памяти на собранных печатных платах через интеллектуальное внешнее устройство. Это устройство программирования образует интерфейс соединения с печатной платой через стандартный порт тестового доступа (Test Access Port, сокращенно TAP). Все это требует использования аппаратных устройств управления JTAG, программных систем JTAG, JTAG-совместимых печатных плат и четырехпроводного порта доступа для тестирования.
Работа по граничному сканированию может быть реализована с помощью специализированного устройства для программирования печатной платы, или другой вариант — использовать некоторые инструменты, предоставляемые такими компаниями, как GenRad, Hewlett-Packard и тестеры Teradyne ATE в США, чтобы можно было программировать граничное сканирование в соответствии с IEEE 1149.1. быть реализовано на испытательном оборудовании ATE.
Одним из самых больших преимуществ использования стандарта IEEE является то, что он позволяет программировать различные компоненты, поставляемые разными поставщиками, на одной и той же печатной плате. Это может сократить общее время программирования и упростить производственный процесс.
Оборудование для автоматического программирования (AP)
Технология PIC продолжает развиваться, поэтому новое оборудование и технологии автоматизированного программирования идут в ногу со временем. Например, оборудование для автоматического программирования ProMaster 970 компании Data I/O позволяет программировать устройства PIC в расширенных форматах пакетов, включая BGA, micro BGA, SOP, VSOP, TSOP, PLCC, SON и CSP. Двойные разъемы PNP и дополнительные 8-, 10- или 12--контактные разъемы позволяют максимально повысить эффективность оборудования. Программное оборудование также может дополнительно включать контроль качества устройства. Например, проблемы компланарности и повреждения штифтов практически отсутствуют, поскольку встроенная система лазерного зрения может обеспечить очень точное размещение устройства.
Автоматизированное программирование кластеров обычно может быть в 5–10 раз быстрее, чем программирование ATE, благодаря разнообразию интерфейсов программирования и конфигураций устройств PNP. Опять же, эти инструменты программирования разработаны специально для программирования, а не для тестирования плат или функций, поэтому они могут обеспечить очень хорошее качество программирования.
Устройства PIC с мелким шагом могут быть очень дорогими, поэтому, если можно будет снизить уровень повреждений в процессе производства, это значительно повысит точку безубыточности производителя. Системы автоматического программирования, которые можно применять к большинству компонентов, также очень гибки и могут быть адаптированы к современным формам упаковочных устройств. Сочетание высокой производительности, высокого качества и гибкости привело к тому, что самая низкая доступная цена программирования на одно устройство часто составляет менее 20% от стоимости программирования ATE.