Входной контроль ПЛИС: решение для малых и крупных производств

Для любого производства — крупного или мелкосерийного — неисправность дискретных компонентов, а также несложных микросхем и микросборок с небольшим количеством выводов не представляет особой проблемы. Любому квалифицированному монтажнику не составит труда выпаять дефектный компонент. Другое дело микросхемы с многочисленными выводами. В этом случае замена неисправного компонента более проблематична. Нередко для решения данной задачи требуется организовать отдельное рабочее место и привлечь высококлассного специалиста, способного демонтировать микросхему, не повредив остальные компоненты печатной платы и не перегрев токоведущие дорожки. Иначе высока вероятность возникновения новых дефектов, которые придется устранять.

В рамках производств решением подобной задачи становится применение систем внутрисхемного контроля, благодаря которым выполняется локализация дефектных компонентов, короткое замыкание или обрыв между токоведущими дорожками. Используя дополнительную оснастку, можно организовать и входной контроль компонентов. Одним из вариантов внутрисхемного контроля являются системы SPEA, отличающиеся высокой точностью измерений и позиционирования летающих пробников (контактирования).

Если же такие системы отсутствуют, то проверить надежность цифровых компонентов поможет рабочее место для входного контроля программируемых логических интегральных схем ПЛИС (рис. 1), спроектированное специалистами ООО «Остек-Электро».

Рис. 1. Рабочее место для входного контроля программируемых логических интегральных схем ПЛИС

В конструктивной основе рабочего места лежит адаптерный тестер INGUN (ложе гвоздей). В контактную область тестера устанавливается специальный модуль (адаптер), показанный на рис. 2 и представляющий собой печатную плату с необходимым количеством сокетов. Данный модуль разрабатывается индивидуально под каждый тип ПЛИС, с учетом типа корпуса (TQFP, PLCC, BGA и др.) и параметров (функциональные возможности).

Рис. 2. Модуль (адаптер) для установки ПЛИС

Рабочее место входного контроля ПЛИС позволяет выполнить следующие проверки:

• на контрафакт;
• нагрузочную способность;
• целостность разварки кристалла;
• быстродействие;
• соответствие фактического времени задержки прохождения сигнала через вентиль заявленному;
• температурный режим;
• программирование (конфигурирование) ПЛИС прошивкой.

В программно-аппаратном комплексе входного контроля ПЛИС предусмотрены адаптерный тестер Ingun, модуль тестирования ПЛИС, станция периферийного сканирования JTAG, а также генератор и анализатор логических сигналов (рис. 3). Сам процесс проверки состоит из следующих этапов:

• проверка инфраструктуры ПЛИС и считывание ID-кода;
• запуск теста межсоединений (проверка целостности разварки кристалла);
• тест нагрузочной способности;
• контроль температурного режима (опционально);
• программирование ПЛИС через JTAG-интерфейс;
• проверка быстродействия и задержки прохождения сигнала через вентиль с помощью генератора и анализатора логических сигналов.

Рис. 3. Рабочее место входного контроля ПЛИС

По результатам этих проверок можно сделать вывод о годности ПЛИС к дальнейшему монтажу на печатную плату. Установка на плату неработоспособной либо не отвечающей требованиям ПЛИС повлечет за собой дополнительные затраты на поиск неисправности в собранном печатном узле. В ряде случаев демонтаж дефектного компонента способен привести к появлению новых неисправностей на собранной плате.

Используя дополнительные приборы, можно проводить функциональный контроль печатных узлов, а также осуществлять периферийное сканирование цифровых изделий, если на плате установлен компонент с поддержкой стандарта IEEE 1149.1 и имеется доступ к его JTAG-портам.

Таким образом, проведение входного контроля компонентов, в частности ПЛИС, в десятки раз снижает вероятность возникновения дефектов, связанных с контрафактом. Кроме того, после монтажа ПЛИС, прошедшей входной контроль с помощью описанного рабочего места, нет необходимости дополнительно прошивать (конфигурировать) данную ПЛИС, поскольку такая операция уже входит в процесс тестирования. Безусловно, данный способ контроля не гарантирует 100%-ное отсутствие брака, однако позволяет значительно сузить спектр возможных дефектов.