元器件篩選中的自動化研究

陳爾鵬 許航 來啟發(fā)

摘要：元器件篩選過程中存在著較多自動化程度較低的流程，如利用儀表進行搭臺測試和手工出具報告等。為提高生產(chǎn)效率和降低差錯率，一方面對儀表進行接口確認并編寫控制代碼，形成通用代碼模塊，另一方面對Excel和Word文檔開展讀寫代碼研究，形成文檔自動出具軟件。

關(guān)鍵詞：元器件篩選;自動化

1.引言

隨著元器件篩選數(shù)量的提高，對元器件篩選過程的自動化水平有了更高的要求，目前，針對測試過程已經(jīng)具有眾多過程管理信息化系統(tǒng)TDM、MES等實現(xiàn)篩選過程信息化管理。但在具體的測試過程中，如利用非ATE測試設(shè)備進行的搭臺測試、報告文檔的出具等流程自動化程度較低，嚴重制約了篩選能力的進一步提升，不能滿足日益增長的型號產(chǎn)品元器件可靠性篩選數(shù)量要求。

為進一步提高元器件篩選過程中的自動化水平，針對制約能力提升的關(guān)鍵點，開展了一系列的自動化研究，并取得了一定的成效。

2.自動化解決方案概述

在元器件測試過程中，為了更準確地測試元器件的功能性能，經(jīng)常需要利用儀表設(shè)備搭建測試環(huán)境，如程控電源E3631A、數(shù)字多用表2700和函數(shù)發(fā)生器33220A等設(shè)備。該部分設(shè)備具備RS232接口和GPIB接口，均滿足SCPI指令集，因此，為了實現(xiàn)對設(shè)備的自動化控制和對數(shù)據(jù)的自動讀取記錄，針對不同功能的器件測試，利用MFC和visa庫編寫控制代碼，形成通用性較強的測試程序。

針對檢測報告等文檔的開具，調(diào)取Word和Excel的運行庫，以模板中的標簽作為特征點，實現(xiàn)從Excel中讀取基礎(chǔ)信息并填入到Word模板中的功能，最終自動生成各種固定格式的文檔。

3.儀表自動化控制

測試設(shè)備采用的源表生產(chǎn)廠家主要為Agilent、KEITHLEY和Tektronix，且均具備GPIB接口，采用SCPI指令集均能實現(xiàn)對設(shè)備的程控。搭建測試環(huán)境時，源主要用于提供固定電壓的電源信號和固定頻率的功能信號，表用于讀取輸出電壓值和電流值并觀察輸出波形。為了在測試過程中減少人為操作帶來的影響、準確地對設(shè)備參數(shù)進行設(shè)置和對測試過程的控制，開展設(shè)備程控研究，利用GPIB接口和visa庫實現(xiàn)對設(shè)備的自動化控制。

SCPI指令集具有通用性，測試設(shè)備參數(shù)設(shè)置也具有通用性，軟件功能也較為簡單。因此，選擇MFC平臺進行通用程控軟件開發(fā)，具體實現(xiàn)流程如圖1所示。

根據(jù)設(shè)備設(shè)定的GPIB值定義源表地址，并利用viOpenDefaultRM函數(shù)對visa資源管理器進行初始化，再進行設(shè)備初始化。針對不同設(shè)備，根據(jù)SCPI指令集，留下對應(yīng)的接口，編寫控制代碼。編寫操作界面，利用輸入框等工具確定各設(shè)備的設(shè)定參數(shù)，并從接口添加至控制代碼模塊中，形成控制程序，針對多臺設(shè)備進行集成即可完成測試環(huán)境的搭建。

目前現(xiàn)有的測試中，如TPS5430DDA輸出尖峰測試、霍爾集成電路測試和微波器件的測試均實現(xiàn)了設(shè)備程控搭建測試環(huán)境，具有高位數(shù)讀值和高準確度控制的優(yōu)點。

4.自動開具文檔

目前，報告文檔開具主要是DPA報告的開具。為了實現(xiàn)DPA報告文檔的自動開具，基于MFC開發(fā)了一套報告自動出具軟件，軟件執(zhí)行流程如圖2所示。

該軟件主要分為三個模塊：任務(wù)信息錄入模塊、試驗信息錄入模塊和報告自動生成模塊。

4.1 任務(wù)信息錄入模塊

任務(wù)信息是指DPA任務(wù)的基礎(chǔ)信息，包含任務(wù)編號、型號規(guī)格、生產(chǎn)批次、使用單位和送篩數(shù)量等，該任務(wù)信息可由業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)導出為表格格式數(shù)據(jù)。

該部分模塊實行流程如下：

（1）調(diào)用Excel程序類型庫中的類并生成頭文件引用，生成的頭文件需要進行去導入路徑操作，以適應(yīng)本程序的調(diào)用。為保證該程序能兼容多種操作系統(tǒng)，必須利用AfxOleInit函數(shù)對COM的動態(tài)鏈接庫進行初始化操作，否則無法啟動XP系統(tǒng)的Excel程序。

（2）打開DPA任務(wù)清單，以錄入的任務(wù)編號作為特征值進行循環(huán)檢索，檢索到對應(yīng)任務(wù)編號后提取行數(shù)，按照數(shù)據(jù)類型以特定的方式讀取該行數(shù)下所有列的基礎(chǔ)信息并轉(zhuǎn)換為cstring類型數(shù)據(jù)。

（3）將轉(zhuǎn)換得到的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)按照對應(yīng)的位置自動填入到基礎(chǔ)信息界面中，利用CTime類獲取當前電腦時間，作為報告開具時間。最終釋放Excel程序的進程和內(nèi)存。

（4）檢索DPA圖片數(shù)據(jù)文件夾下的文件夾名稱，并對名稱進行截取處理，獲得文件夾中包含的任務(wù)號并與輸入的任務(wù)號進行匹配判定，確定圖片數(shù)據(jù)所在文件目錄。

基礎(chǔ)信息界面如圖3所示。界面只包含一個按鈕，輸入任務(wù)編號后，點擊“導入數(shù)據(jù)”按鈕即可從固定目錄下的DPA任務(wù)清單表格中以任務(wù)編號作為特征值檢索數(shù)據(jù)信息。在檢索到正確的任務(wù)信息后，調(diào)取信息數(shù)據(jù)并填入對應(yīng)的信息框中，且支持測試人員手動更改。

該部分代碼實現(xiàn)過程中關(guān)鍵點和難點在于如何檢索任務(wù)清單并進行格式轉(zhuǎn)換。部分數(shù)據(jù)信息為數(shù)字格式，采用直讀方式會造成數(shù)據(jù)丟失，需使用dblVal函數(shù)和Format函數(shù)對數(shù)字格式信息進行轉(zhuǎn)換，變?yōu)閏string類型信息再讀取處理。針對“XXXX-XX-XX”格式的時間數(shù)據(jù)，采用VariantTimeToSystemTime函數(shù)和SYSTEMTIME類中包含的變量進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使時間格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串類型的數(shù)據(jù)。

4.2 試驗信息錄入模塊

試驗信息是指在開展DPA項目如剪切強度、鍵合強度等試驗時所得到的測試數(shù)據(jù)和相關(guān)標準所規(guī)定的合格判據(jù)。

該部分模塊功能簡單，采用輸入框形式由試驗人員依據(jù)原始記錄表格進行試驗數(shù)據(jù)錄入，主要界面如圖4所示。

該軟件“實驗數(shù)據(jù)”界面即可覆蓋全測試數(shù)據(jù)的錄入，對脫離模式、材料、殘留面積和內(nèi)腔體積兩項則以下拉框形式進行固定化選擇，方便測試人員操作。

4.3 報告自動生成模塊

報告自動生成模塊功能是依據(jù)模板中的特定標簽，將讀取的DPA任務(wù)基礎(chǔ)信息、錄入的試驗數(shù)據(jù)和過程記錄圖片寫入模板中，并生成最終的標準格式的DPA檢測報告。

具體實現(xiàn)流程如圖5所示。

（1）根據(jù)器件數(shù)量選擇不同的基礎(chǔ)dot模板，并調(diào)用Word程序加載模板;

（2）讀取界面1輸入框中的任務(wù)基礎(chǔ)信息，利用put_Text函數(shù)將基礎(chǔ)信息填入到對應(yīng)的標簽位置;

（3）利用if語句對器件數(shù)量進行判定，確保不同數(shù)量的不同試驗數(shù)據(jù)在模板中的正確填入;

（4）利用CnlineShape類和AddPicture函數(shù)將按一定規(guī)則命名的試驗圖片寫入模板對應(yīng)位置，為了保證報告的可讀性，在模板內(nèi)部將放置圖片的文本框進行尺寸固化;

（5）報告文檔導出存盤，釋放內(nèi)存和Word程序進程。

該部分代碼實現(xiàn)過程中的關(guān)鍵點主要是數(shù)據(jù)信息和模板標簽的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)統(tǒng)計，手動出具DPA報告出現(xiàn)錯誤的大部分原因是基礎(chǔ)信息錯誤。因此，信息的正確填入是該系統(tǒng)最為強調(diào)的功能。為了減少對應(yīng)關(guān)系的差錯率，模板標簽命名規(guī)則、程序變量命名規(guī)則和程序界面描述規(guī)則保持一致，采用拼音直接命名的方式對其進行命名，減少對應(yīng)關(guān)系過于復雜對程序帶來的影響。該種命名規(guī)則不僅方便程序代碼的編寫，也利于減少對應(yīng)關(guān)系的差錯率。

4.4.數(shù)據(jù)分析

該DPA報告自動出具軟件操作簡單、運行速度快，測試人員只需要少量操作，花費時間2分鐘即可順利完成報告的出具，且只要測試數(shù)據(jù)和圖片命名方式正確，差錯率為0。該軟件在確保零差錯率的基礎(chǔ)上大幅度減少了出具DPA報告和后續(xù)修改的時間和精力，為DPA試驗周期進一步壓縮了時間，提高了DPA產(chǎn)能。

5.總結(jié)

在元器件可靠性篩選過程中，為了提高元器件可靠性測試質(zhì)量和效率，開展非ATE設(shè)備測試環(huán)境搭建和報告文檔出具自動化研究是目前元器件測試發(fā)展的一個重要趨勢，本文利用MFC平臺開發(fā)了設(shè)備程控和DPA報告自動出具程序，實現(xiàn)了對儀表的自動化控制和報告的自動開具，提高了篩選效率。

參考文獻：

[1]劉萍，鄒勉.破壞性物理技術(shù)初探[J].光電子技術(shù)，2007，027（002）：139-142.