一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术涉及SIP集成电路可靠性试验批量监测技术领域，具体涉及一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统及其测试方法，所述系统包括检测箱、测试母板GPIB程控模块、PC上位机以及电源，检测箱中包括对个工装载板，每个工装载板上安装有多个SIP集成电路和载板组件；测试母板包括FPGA信号控制模块、多通道信号切换以及供电控制模块；PC上位机包括RS232控制模块、JTAG控制模块、GPIB控制模块以及IO控制模块；本发明专利技术提供的监测系统具有SIP集成电路可靠性试验在线可编程多功能实时监测能力和32组多芯监测能力，可有效提升SIP集成电路可靠性试验的测试精度和试验效率，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统及其测试方法


[0001]本专利技术涉及SIP集成电路可靠性试验批量监测
，具体涉及一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统及其测试方法。

技术介绍

[0002]国内军工半导体国产化大潮和总体院所新技术的采用，对芯片供应单位的技术提出了新的要求。随着总体院所小型化、国产化、多功能及高可靠性的器件需求，SIP(系统级封装)类产品得到了快速发展，部分先进电路应用户需求，被制作成包含电源、运放、ADDA、SRAM、FLASH、MCU等器件的SIP功能模块。按照相关标规定，此类模块项目在振动和温度循环、老化等可靠性筛选中，需要进行全参数在线监测，以保证模块在应对各种恶劣环境时，都能保持极高的可靠性。因此，必须在SIP的批量化生产中，实现方便、稳定、可靠且高效的全参数在线监测，同时提升单轮并行在线监测的电路数量，才能对此类电路进行高效批产。
[0003]国内整机单位及微模块生产单位在进行环境实验时通常只进行电压电流、功能等重要参数的实时监测，且实验过程中必须有人值守。同时进行的在线监测电路数量通常较少，且当前暂无大规模高复杂度电路的大批量全自动并行在线监测方案。
[0004]随着SIP集成电路器件的市场需求快速增长，且各种SIP集成电路对筛选指标的需求快速提高，制造生产SIP集成电路也必须在出厂前经过准确的可靠性试验和筛选。SIP集成电路因其功能多、系统结构强大等特点得到广泛应用，但现有的SIP集成电路可靠性筛选评估及量产测试在筛选数量和效率方面已成为制约SIP集成电路发展的主要瓶颈之一。SIP集成电路的可靠性试验测试筛选需要提供更复杂且稳定的试验环境，并能准确的在线监测，这也给SIP集成电路可靠性试验批量监测生产也提出了考验。

技术实现思路

[0005]为了在稳定可靠的同时可以对SIP集成电路进行可靠性试验批量监测，本专利技术提出一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统及其测试方法，所述系统包括检测箱、测试母板GPIB程控模块、PC上位机以及电源，检测箱中包括对个工装载板，每个工装载板上安装有多个SIP集成电路和载板组件；测试母板包括FPGA信号控制模块、多通道信号切换以及供电控制模块；PC上位机包括RS232控制模块、JTAG控制模块、GPIB控制模块以及IO控制模块；其中：
[0006]检测箱，用于为工装载板提供测试环境，采用RS232程控检测箱试验参数；
[0007]测试母板，用于对各个不同的DUT进行多个信号的并行输入输出和供电切换，即当不同的DUT板进行工作时，利用FPGA信号控制模块、多通道信号切换分别进行控制和切换，供电控制模块用于对工装载板进行供电；
[0008]RS232控制模块，通过RS232协议对检测箱参数进行控制，并将回读回来的温度和冲击频率、振动频率和方向进行上位机显示；
[0009]JTAG控制模块，通过JTAG协议和FPGA信号控制模块进行通讯，通过Chipscop对采
集的FPGA数字信号进行仿真和上位机实时显示；
[0010]GPIB控制模块，通过GPIB接口协议程控检测仪器，保存GPIB程控模块测试完成的数据，通过GPIB接口协议程控电源；
[0011]IO控制模块，通过IO接口协议控制模拟开关ADG732BSUZ进行输入输出数字信号的导通，程控供电控制模块，为ULN2003驱动提供高低电平用于实现RT424012继电器的切换，给DUT提供电源和电压基准。
[0012]本专利技术还提出一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统的测试方法，具体包括以下步骤：
[0013]步骤一：搭建可靠性试验批量监测系统，具体包括：
[0014]将待做可靠性试验的32组SIP集成电路通过载板分别固定在温循箱或老化箱或振动台内；
[0015]通过34针的排线连接到测试母板上，用来连接多通道信号切换和供电控制模块；
[0016]将测试母板上的电源线连接到电源相应的通道上，输出信号通过同轴线连接GPIB程控模块中的示波器上；
[0017]将输出信号连接到GPIB程控模块中万用表相应的端口上，将温循箱或老化箱或振动台与PC上位机的RS232控制模块进行连接；
[0018]将FPGA信号控制模块和PC上位机的JTAG控制模块进行连接，将GPIB程控模块、电源和PC上位机的GPIB控制模块进行连接；
[0019]将多通道信号切换模块、供电控制模块通过50针的IO卡和PC上位机的IO控制模块进行连接，完成批量监测系统的搭建；
[0020]步骤二：通过JTAG烧写对FPGA信号控制模块配置，通过RS232控制模块对温循箱或老化箱或振动台进行程控，设置相应的箱体环境温度和冲击频率、振动频率和方向并进行上位机显示；通过GPIB控制模块根据万用表、示波器、频谱等仪器设置的不同地址分别进行程控，同时程控电源设置相应的电源电压并进行限流；通过JTAG控制模块来将编写好的Verilog HDL程序烧写给FPGA，用于产生差分和高速信号，并对采集的FPGA数字信号进行仿真和上位机实时显示；
[0021]步骤三：当选择了某一个需要进行可靠性试验的DUT时，需要通过IO接口协议来控制14个32选1的模拟开关ADG732BSUZ对选择的DUT进行输入输出数字信号的导通，同时操作供电控制模块，为ULN2003提供高电平5V和低电平0V的控制电压来实现RT424012继电器的切换，从而选择为不同的DUT提供电源和电压基准；
[0022]步骤四：收到监测指令，分别切换启动指定DUT器件正常工作，进入循环等待监测指令到来，如果监测指令到来，即开启监测模式，将指定的DUT输入数字信号和时序，并对DUT进行上电使DUT能够正常工作；
[0023]步骤五：程控GPIB模块读取DUT的输出信号并回传给上位机，当接收到监控指令后，根据指令内容程控万用表、示波器、频谱等仪器进行参数监测，然后通过GPIB协议将回读的结果实时上传至PC上位机，PC上位机记录好待测器件DUT的测试结果和对应数据，重复步骤一到步骤四，直到所有的待测器件DUT全部完成测试。
[0024]本专利技术具有SIP集成电路在线监测能力和多芯试验能力，可有效提升SIP集成电路的生产效率，降低生产成本。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1、本SIP集成电路可靠性试验批量监测系统具有成本低，操作简便，测试功能多，生产效率高，筛选成本较低等特点；
[0026]2、本专利技术采用分时供电与软硬件协同模式。采用分时供电模式，在单只SIP电流超过2A情况下，仅用单台程控电源即可实现对高达32只SIP集成电路进行供电。采用软硬件协同模式，该系统具备集成度高自动化高的特点。
[0027]3、本专利技术实现可编程多功能实时监控。运用FPGA的可重新编程配置的特点，达到了功能测试灵活性高的目的。监测系统的数字功能测试部分可根据用户产品需求与定义的改变而灵活改变，避免硬件二次开发，加快产品迭代速度。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统，其特征在于，包括检测箱、测试母板GPIB程控模块、PC上位机以及电源，检测箱中包括对个工装载板，每个工装载板上安装有多个SIP集成电路和载板组件；测试母板包括FPGA信号控制模块、多通道信号切换以及供电控制模块；PC上位机包括RS232控制模块、JTAG控制模块、GPIB控制模块以及IO控制模块；其中：检测箱，用于为工装载板提供测试环境，采用RS232程控检测箱试验参数；测试母板，用于对各个不同的DUT进行多个信号的并行输入输出和供电切换，即当不同的DUT板进行工作时，利用FPGA信号控制模块、多通道信号切换分别进行控制和切换，供电控制模块用于对工装载板进行供电；RS232控制模块，通过RS232协议对检测箱参数进行控制，并将回读回来的温度和冲击频率、振动频率和方向进行上位机显示；JTAG控制模块，通过JTAG协议和FPGA信号控制模块进行通讯，通过Chipscop对采集的FPGA数字信号进行仿真和上位机实时显示；GPIB控制模块，通过GPIB接口协议程控检测仪器，保存GPIB程控模块测试完成的数据，通过GPIB接口协议程控电源；IO控制模块，通过IO接口协议控制模拟开关ADG732BSUZ进行输入输出数字信号的导通，程控供电控制模块，为ULN2003驱动提供高低电平用于实现RT424012继电器的切换，给DUT提供电源和电压基准。2.根据权利要求1所述的一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统，其特征在于，若利用检测箱进行振动测试，则检测箱为一个振动台，振动台上安装有振动加速度传感器、信号调制器、振动控制仪、功率放大器，进行测试时，将需要进行可靠性批量监测的SIP电路通过载板固定在振动台上面，PC上位机通过RS232发送给振动台，振动加速度传感器感应振动台的振动频率，通过信号调制器将信号输出给振动控制仪，振动控制仪根据控制谱的要求，将小功率的驱动电信号均衡后发送给功率放大器，功率放大器将其放大后提供给振动台的驱动线圈，振动加速度传感器感应振动频率，又依次来推动信号调制器传输给振动控制器，振动控制器对电信号进行实时修正，然后再发送给功率放大器，从而形成闭环控制。3.根据权利要求1所述的一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统，其特征在于，若利用检测箱进行温度测试，则检测箱为温循箱，温循箱内安装有温度控制器、驱动电路、功率变换电路、温度传感器、检测头、帕尔贴、DUT工装载板台，在进行测试时，PC上位机将通过RS232将温度控制曲线传输给温度控制器，温度传感器通过数模转换实时将箱体的温度传递给温度控制器，温度控制器根据实时采集数据与温度控制曲线进行对比输出控制信号到驱动电路，驱动电路控制功率转换电路调整帕尔贴的功率对箱体内部进行升温或者降温。4.根据权利要求1所述的一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统，其特征在于，工装包括载板、定位栓、定位销，载板包括竖直板和水平板，水平板设置在两个竖直板之间，水平板垂直设置于两个垂直板中间位置，竖直板顶部设置有栓孔、底部设备有螺孔，水平板上这只有销孔，通过螺孔将载板固定在温循箱内；定位稍为一个矩形块，其底部的两边向外延伸形成片状结构，片状结构上设置有一个销孔，该销孔与水平板上的销孔匹配，通过销孔将定位稍固定设置在水平板上；定位栓包括两个矩形块和一个矩形片，两个矩形块通过举行片连接，矩形块上设置有与竖直板上栓孔匹配的栓孔，通过该栓孔将定位栓两个矩形块分
别固定设置在两个竖直板上。5.根据权利要求1所述的一种SIP集成电路可靠性试验批量监测系统，其特征在于，测试母板上设置有32个用于与DUT进行通信连接的排线，14个用于选择切换输入的32选1的模拟开关；FPGA信号控制模块包括信号控制芯片、JTAG接口、Flash电路、晶振、LDO，JTAG接口用于和上位机的JTAG控制模块进行通讯，Flash电路采用M25P16型号，晶振采用50M信号输出，LDO采用ASM1117
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈相洪，史凡萍，吉星宇，黄晓宗，杨晓强，彭伟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：