陣列二極管測(cè)試裝置的研制

劉邦勇

摘要

隨著陣列二極管在電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，相應(yīng)的測(cè)試需求、測(cè)試效率和測(cè)試可靠性要求越來越高。文章介紹了一種基于STS8103A半導(dǎo)體測(cè)試儀的陣列二極管連續(xù)自動(dòng)測(cè)試裝置，闡述了自動(dòng)測(cè)試裝置的工作原理，控制電路、測(cè)試轉(zhuǎn)換電路、測(cè)試夾具的設(shè)計(jì)思路，以及測(cè)試裝置的試驗(yàn)驗(yàn)證情況。該裝置實(shí)現(xiàn)了陣列二極管的批量自動(dòng)測(cè)試，大大提高了測(cè)試效率和測(cè)試可靠性。

【關(guān)鍵問】陣列二極管 自動(dòng)連續(xù)測(cè)試 STS8103A測(cè)試儀

在電子元器件的檢測(cè)篩選中，陣列二極管的連續(xù)自動(dòng)測(cè)試一直是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中的難題。目前實(shí)驗(yàn)室將陣列二極管中進(jìn)行分段獨(dú)立測(cè)試，但測(cè)試效率極低。當(dāng)對(duì)器件引腳定義不熟，測(cè)試過程容易造成引腳接錯(cuò)，增加測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)。所以應(yīng)該研究更簡(jiǎn)便的技術(shù)，為此本項(xiàng)目選擇了陣列二極管的自動(dòng)連續(xù)測(cè)試作為研究對(duì)象。

1 裝置原理

陣列二極管自動(dòng)連續(xù)測(cè)試系統(tǒng)由STS8103A半導(dǎo)體分立器件測(cè)試儀、控制板、測(cè)試轉(zhuǎn)換板、試驗(yàn)板和電源板組成。被測(cè)器件放在試驗(yàn)板中，通過測(cè)試轉(zhuǎn)換板與STS8103A測(cè)試儀相連接進(jìn)行測(cè)試?？刂瓢甯鶕?jù)STS8103A測(cè)試儀的PASS或FAIL輸出信號(hào)，控制STS8103A測(cè)試儀的TEST開關(guān)和測(cè)試轉(zhuǎn)換板的繼電器組，使STS8103A測(cè)試儀能夠自動(dòng)順序測(cè)試陣列中的每個(gè)器件。測(cè)試原理如圖1所示。

2 部件設(shè)計(jì)

2.1 控制板設(shè)計(jì)

陣列二極管自動(dòng)連續(xù)測(cè)試都是基于STS8103A分立器件測(cè)試系統(tǒng)開展的，根據(jù)設(shè)備輸出端的設(shè)計(jì)。為了檢測(cè)和控制STS8103A測(cè)試儀的工作狀態(tài)，需要在它的顯示板上接入4根導(dǎo)線，即PASS信號(hào)線、FAIL信號(hào)線、TEST線和地線。PASS線和FAIL線的另一端連接到控制板的三極管T1和T2基極，其射極輸出接到單片機(jī)的P1.0和P1.1輸入端。

在器件測(cè)試之前，單片機(jī)的輸出控制線選擇試驗(yàn)板上陣列器件的第一個(gè)。按下控制板上的TEST鍵后，單片機(jī)2.0端輸出高電平到三極管T3基極，使T3飽和導(dǎo)通，繼電器J1導(dǎo)通，從而使STS8103A測(cè)試儀的測(cè)試端TEST接地，測(cè)試儀開始對(duì)第一個(gè)器件進(jìn)行電性能和參數(shù)的測(cè)試。當(dāng)STS8103A測(cè)試儀的PASS或FAIL指示燈亮?xí)r，單片機(jī)P1.0或P1.1端就接收到高電平，表示STS8103A測(cè)試儀已經(jīng)完成當(dāng)前器件的測(cè)試工作，單片機(jī)就輸出控制信號(hào)到測(cè)試轉(zhuǎn)換板，轉(zhuǎn)換連接到下一個(gè)器件，然后再輸出高電平到T3，以接通繼電器J1和STS8103A測(cè)試儀的TEST鍵，使測(cè)試儀繼續(xù)測(cè)試下一個(gè)器件。

2.2 控制板的程序框圖

測(cè)試前先設(shè)置通道數(shù)M，也就是陣列器件中二極管的數(shù)量，然后按下控制板上的測(cè)試鍵“Test”，單片機(jī)P2.0端輸出高電平，延時(shí)50ms后再輸出低電平，這是模擬操作者在STS8103A測(cè)試儀上按下2個(gè)“Test”鍵的時(shí)間。而后檢測(cè)單片機(jī)P1.0或P1.1端是否為高電平，以判斷測(cè)試是否完畢，如完畢，則單片機(jī)就關(guān)閉該通道，接入下一通道進(jìn)行測(cè)試，直至器件測(cè)試完畢（M=0）。接入下一通道后延時(shí)10ms，是因?yàn)檫x擇的繼電器AW3029的動(dòng)作時(shí)間約5ms，為保證測(cè)試的穩(wěn)定可靠性，選擇延時(shí)10ms等待繼電器動(dòng)作完成后再能進(jìn)行測(cè)試。

2.3 測(cè)試轉(zhuǎn)換板和測(cè)試板設(shè)計(jì)

在STS8103A測(cè)試儀共有三個(gè)輸出端，即三極管的三個(gè)電極：基極b、發(fā)射極e和集電極c。為了后續(xù)可以從陣列二極管測(cè)試擴(kuò)展到陣列晶體管的測(cè)試，所以在測(cè)試轉(zhuǎn)換板和測(cè)試板的設(shè)計(jì)上共設(shè)計(jì)了三組線路同時(shí)切換。但在該項(xiàng)目中只用其中兩組資源。STS8103A測(cè)試儀是采用四端連接方式，即晶體管的每一個(gè)極均為電壓和電流2個(gè)端子進(jìn)行連接，以減少測(cè)試導(dǎo)線內(nèi)阻的影響，提高測(cè)試數(shù)據(jù)的精度。所以STS8103A測(cè)試儀上有6根引線與其相連，再加上測(cè)試儀器的外殼地線，共7根線與晶體三極管相連。

2.4 測(cè)試夾具設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)試轉(zhuǎn)換板的原理畫出了測(cè)試夾具原理，如圖2所示。

3 結(jié)果驗(yàn)證

為驗(yàn)證該測(cè)試夾具的可靠性，制定了一套驗(yàn)證試驗(yàn)流程，步驟如下：購(gòu)買器件并編號(hào)→用單獨(dú)測(cè)試的方法測(cè)試并保存數(shù)據(jù)記錄測(cè)試時(shí)間→用新做的測(cè)試夾具測(cè)試并保存數(shù)據(jù)記錄測(cè)試時(shí)間→用兩種測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)及時(shí)間對(duì)比。

3.1 測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證測(cè)試裝置的可靠性選擇了多種器件進(jìn)行驗(yàn)證，列舉了其中一種器件（型號(hào)為：SM110501K）數(shù)據(jù)做對(duì)比。從兩組數(shù)據(jù)的對(duì)比可以看出兩組數(shù)據(jù)基本一致，誤差小于1%，在5%的測(cè)量不確定度范圍內(nèi)，證明自動(dòng)測(cè)試裝置測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠和有效。

3.2 測(cè)試時(shí)間比對(duì)

為了驗(yàn)證該項(xiàng)目可以達(dá)到提高測(cè)試效率效果，采用不同人員用同一型號(hào)器件（SM110501K）使用兩種測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)間表如表1所示。

由表1可知，項(xiàng)目前測(cè)試單只器件的平均時(shí)間在50s左右，項(xiàng)目完成后采用新研制測(cè)試夾具連續(xù)測(cè)試，單只器件平均測(cè)試時(shí)間最大為7.5s，實(shí)際測(cè)試時(shí)間已經(jīng)達(dá)到項(xiàng)目的預(yù)期效果。

4 結(jié)論

該測(cè)試裝置的建立解決了實(shí)驗(yàn)室陣列二級(jí)管器件的測(cè)試問題，此項(xiàng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新可大幅度的提高工作效率、縮短測(cè)試時(shí)間，使元器件的篩選周期得到有效的控制，通過這個(gè)篩選裝置的建立，能有效控制元器件的質(zhì)量可靠性，提高元器件的可檢測(cè)比例，節(jié)約元器件在整機(jī)中失效帶來的成本，也提高了實(shí)驗(yàn)室篩選檢測(cè)人員的技術(shù)水平，為今后相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和深化提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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