自動測試裝置

自動測試裝置，其目的是針對複雜的電子產品進行自動化測器以及故障診斷。自動測試裝置也可以測試複雜的電子半導體封裝，或進行，待測器件可以是單片系統及積體電路。自動測試裝置的應用場合.自動測試裝置常用在電子製造產業中，在電子零件及產品製造完成後進行測試。自動測試裝置也常用在航空電子及汽車電子的零元件測試，或是用在雷達或無線通訊的軍事應用中。用在半導體產業.半導體的自動測試裝置，可以測試許多的電子零件和系統，從簡單的元件，半導體零件需要在組裝後進行測試，避免有缺陷的產品沒檢測到，最後在客戶端故障。組成元件.自動測試裝置中會用主控制器轉換ATE的資源給被測器件。工業電腦.自動測試裝置中使用的電腦會是工業電腦，是放在機櫃系統上的電腦，有足夠的PCI / PCIe插槽可以連線訊號產生裝置或是感測裝置。此工業電腦會是自動測試裝置中的控制器。測試應用程式的開發以及測試結果的儲存都會在這個電腦上。大部份現代的ATE都會包括電腦控制的儀器，可以提供物理訊號或進行量測。依照所要求的反應時間，也會考慮使用實時系統來產生訊號以及擷取訊號。大量連線裝置.和被測器件之間的聯結器介面。是自動測試裝置和被測器件之間訊號輸入輸出的節點。例子：電壓量測.假設要量測特定半導體的電壓，會用自動測試裝置中的數位訊號處理因為其可量測的數量有限，再加上要進行量測所需要的時間，可能無法用在電動測試裝置中。利用數位訊號處理來量測引數的好處是量測時間。假如要計算電子訊號的峰值電壓以及其他引數，需要用一個峰值檢測儀表，再加上量測其他引數的儀表。若使用以數位訊號處理為基礎的儀表，可以針對信訊號取樣，就可以計算其他的引數。測試引數的需求以及測試時間的考量.每一種裝置的測試方式可能會有所不同。測試會增加成本，因此低成本的產品很少會進行完整的測試，而醫療裝置或是高單價，要求可靠度的裝置就會有許多的量測。是否要測試裝置的所有引數，這一方面是考慮裝置的機能需求，以及裝置的應用場合。例如，裝置是用在醫療或是相關安全或生命的產品上，就需要量測許多的引數，其中一些引數還需要有資料佐證。要量測多少引數的決策本身很複雜，需考慮成本以及產能。若裝置是複雜的數位裝置，有上千個邏輯閘，需考慮測試故障的覆蓋率。決策需以測試的經濟效益來考量，包括測試頻率，裝置IO的數量和種類，裝置的機能需求，裝置的應用場合等因素。Handler、晶圓測試器及測試轉接器.自動測試裝置可以用來測試已封裝的積體電路，或是直接針對晶圓進行測試。測試積體電路會用Handler將器件放在客製的介面板直接測試。自動測試系統若要測試積體電路，會有一個自動化的定位系統上，以便讓系統進行量測。介面測試轉接器有可能只是單純將自動測試系統以及待測器件的電路連線在一起，但也有可能其中有額外電路進行訊號轉換，也有機構來固定待測器件。最後會有電子聯結器連線介面測試轉接器以及自動測試系統。此聯結器需要承受生產線的嚴格要求，因此常會需要更換。測試晶元的自動測試系統會使用晶元測試器，靠近晶元並且進行測試。要加快測試速度的一個方式是一次測試多個器件。若ATE有用到多個裝置，而且是每個裝置輪流使用，就可以用多站的方式進行測試。某個裝置測試這個器件時，由其他的裝置測試其他的器件。自動測試裝置的程式開發.ATE電腦會用現代的程式語言可能是標準的，也可能是某廠商專用的。也可能會用到一些特定的程式語言，例如。自動化測試裝置可也可能透過進行自動化，例如國家儀器的TestStand軟體。有時會用ATPG來設計測試的流程。測試資料輸出.許多半導體產業使用的自動測試系統會輸出標準測試資料格式的檔案。診斷.自動測試裝置的診斷機能是指識別出哪一個元件故障的功能。自動測試裝置的測試會進行二個基本的功能。第一個是確認被測器件是否有正常工作，第二個是當被測器件沒有正常工作時，診斷其原因。診斷可能是最困難而且最花時間的部份。對ATE來說，可能會將失效縮減到器件的某一區或是某幾區的元件。若要再進一步改善診斷，可以加入測試。診斷常用來進行。測試裝置切換.在測試系統中加入高速的可以在多個裝置的測試時更快，更省成本，也可以減少錯誤以及成本。設計測試系統的切換組態需要瞭解要切換的裝置，以及要進行的測試，也要知道切換裝置的硬體資訊。平臺.目前有許多模組化的電子儀器平臺，常用在建立自動化的電子測試和量測系統上。這些系統常用在進料檢測、品質保證，或是電子產品半成品或成品的生產測試。工業標準的通訊介面會連結訊號源以及量測裝置，裝置可能是在機櫃系統，或是在機箱或大型機的系統，由外部電腦上執行的客製化軟體所控制。平臺的通訊介面有分為GPIB/IEEE-488、、、、USB、RS-232等介面。GPIB/IEEE-488.通用介面匯流排是為了讓感測器和可程式化裝置可以和電腦通訊，由電氣電子工程師學會定義的標準並列介面，其標準為IEEE-488。GPIB是數位8位元的並列通訊介面，其資料傳輸率可以超過8 Mbytes/s，可以用菊花鏈拓撲的方式，最多連線14個裝置到控制器，用的是24-pin聯結器。這是儀表上最常用的I/O介面，也是特別為儀器控制應用所設計的介面。IEEE-488規範將此匯流排標準化，也定義其電子、機構以及功能上的規格，也定義了基本的軟體通訊規則。GPIB最適合用在工業環境，需要穩定儀表連線的應用中。原始的GPIB標準是由HP在1960年代末所開發，目的是要控制HP製造的可程式化裝置。數位控制器以及可程式化測試裝置的匯入，產生了需要在不同廠商的裝置以及控制器之間的標準高速通訊介面的需求。IEEE在1975年釋出了ANSI/IEEE標準488–1975, IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation，其中包括了介面系統的電氣、機構及機能規格。此標準在1978年，其中定義了各儀表分類需要遵守的特定指令。SCPI確保儀表的相容性，也可以彼此設定組態。IEEE-488因為容易使用，大部份的可程式化儀表以及訊號源也支援，已流行很長的時間。不過在大型系統中，有以下的限制。LXI.通訊，簡化混合式系統組態的建構以及運作。有些LXI儀器會支援指令碼指令，會使用嵌入式的測試指令碼處理器來規劃測試以及量測的應用。以指令碼為基礎的儀器其架構較靈活，可以提昇效能，在許多的應用上成本也比較低。指令碼可以增強LXI儀器的便利性。LXI也提供開啟指令碼的功能。目前LXI的標準沒有要求儀器要可以程式化，也沒有要求要支援指令碼，但LXI規格中的一些功能預期有可程式化的儀器，也提供強化LXI相容裝置指令碼能力的一些實用功能。VXI.。PXI.開發及維護。全世界有超過50家廠商在開發PXI的硬體。USB.USB是連線電腦和其週邊斷線，而且控制器和裝置的最大距離只有30公尺。USB常用在實驗室，較不要求穩定連線的應用。RS-232.RS-232是串列通訊的規格，常用在分析以及科學儀器上，也用來控制電腦週邊裝置。RS-232和GPIB不同，透過RS-232介面，一次只能連結一個裝置。RS-232的速度也比較慢，資料率一般小於20 kbytes/s。RS-232最適用在實驗室較慢，較不要求穩定連線的應用。其電源是±24 V。JTAG/邊界掃描.JTAG/邊界掃描，或是放在儀表中，是外部可控測試系統的一部份。測試指令碼處理器以及通道擴充套件網路.最近發展的測試系統平臺，有些的儀器會有儀器內的測試指令碼，控制測試系統中許多「從站」儀器的運作，這些儀器透過高速以LAN為基礎的觸發同步機制，以及各單元之間的通訊網路來進行。利用指令碼程式可以協調一連串的動作。此作法在小資料量傳輸時的效果最好，這也是測試和量測應用程式的特點。可以用100Mbit/s的資料傳送率，以及非常少的網路負載，在實際應用上比GPIB和100BaseT乙太網要快很多。此平臺的優點是所有相連線的儀器可以表現的像一個緊密整合的多通路系統，使用者可以調整其測試系統，以節省成本的方式提供需要的通道數量。以此方式架構的系統可以是獨自的量測及自動化系統，由主站單元控制資料量測、測試透過或不透過的判斷、測試程式的流程控制、以及元件的handler或prober。支援專門的觸發線，表示不需要額外的觸發接線，就可以透過測試指令碼處理器以及高速網路達到多個裝置的同步運作。相關條目.