ВКР: Разработка переходной платы тестера микросхем для задач контроля логических элементов серии CD40XX

АННОТАЦИЯ

В рамках выпускной квалификационной работы проводится разработка переходной платы тестера микросхем для задач контроля логических элементов серии CD40XX. Был выполнен литературный обзор, в котором рассматриваются существующие тестовые системы, роль тестирования в процессе производства микросхем, принципы тестирования, использование переходных плат и методы их контроля.

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были исследованы характеристики микросхем данной серии, разработаны функциональная и электрическая принципиальная схемы, печатная плата, а также создана 3D модель. Были произведены ориентировочный расчет надежности, окончательный расчет надежности, а также расчет теплового режима электронного блока устройства.

Разработка производилась в таких программах как Компас-3D для составления чертежей и EasyEDA для создания принципиальной схемы и топологии.

ABSTRACT

Within the framework of the final qualification work the development of a transition board of the chip tester for the tasks of control of logic elements of CD40XX series is carried out. Literature review was performed, which considers the existing test systems, the role of testing in the process of production of microcircuits, the principles of testing, the use of transition boards and methods of their control.

In the course of the final qualification work, the characteristics of microcircuits of this series were investigated, functional and electrical circuit diagrams, printed circuit board were developed, and a 3D model was created. The approximate reliability calculation, final reliability calculation, as well as the calculation of the thermal mode of the electronic block of the device were made.

The development was performed in such programmes as Compass-3D for drawing and EasyEDA for circuit diagram and topology creation.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 8

1 Литературный обзор 10

1.1 Тестеры и зондовые станции 10

1.2 Роль переходных плат в функциональном контроле 24

1.3 Выводы по разделу 1 28

2 Разработка схемы электрической принципиальной 31

2.1 Микросхемы серии CD40XX 31

2.2 Данные о переходной плате 34

2.3 Подбор элементов 36

2.4 Разработа электрической схемы 39

3 Трассировка печатной платы. Расчет нажежности. Тепловой расчет. 41

3.1 Трассировка. Модель платы. 41

3.2 Расчет надежности и тепловой расчет 43

3.3 Основы функционального контроля 55

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58

CONCLUSION 59

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 60

ПРИЛОЖЕНИЯ 64

ВВЕДЕНИЕ

Современные достижения в области микроэлектроники и автоматизированных систем тестирования открывают новые возможности для контроля качества и диагностики интегральных микросхем. Особое значение это приобретает при работе с КМОП-микросхемами серии CD40XX, которые находят широкое применение в промышленной автоматике, медицинском оборудовании и бытовой электронике благодаря своей надежности и энергоэффективности. Однако сложность проверки этих компонентов, обусловленная особенностями их работы и разнообразием типов корпусов, создает существенные трудности при обслуживании и ремонте электронной аппаратуры.

Существующие решения для тестирования микросхем CD40XX обладают рядом ограничений. Тестеры часто не поддерживают полный перечень компонентов этой серии, а самодельные адаптеры обычно не обеспечивают необходимой точности измерений. Кроме того, большинство доступных решений не учитывают особенностей КМОП-логики.

Работа направлена на разработку универсальной переходной платы для тестера микросхем MST14, которая позволит решить эти проблемы. Для достижения поставленных целей в работе применяются следующие методы исследования:

• анализ существующих методов и устройств для тестирования;
• проектирование электрической принципиальной схемы, разводка печатной платы, расчёт ее параметров;
• обеспечение совместимости с различными типами корпусов (DIP, SOIC);
• необходимость в точном измерении параметров

Научная новизна работы заключается в разработке адаптивной системы тестирования, которая автоматически подстраивается под конкретный тип микросхемы в серии CD40XX. В отличие от существующих решений, предложенная плата учитывает особенности питания КМОП-структур.

Практическая значимость исследования заключается в возможности создания переходной платы, способной упростить процесс тестирования микросхем определенной серии, путем уменьшения времени проверки.

Структура работы включает введение, теоретический анализ существующих решений, выбор аппаратных компонентов и архитектуры системы. В заключении подводятся итоги исследования и формулируются рекомендации по дальнейшему развитию системы.

Таким образом, данная работа предлагает комплексное решение проблемы тестирования микросхем CD40XX. Реализация проекта позволит значительно упростить процесс диагностики электронного оборудования.