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基于PXI 的金属氧化物(MOX)气体传感器测试方案


  来源: 虹科电子 时间:2019-12-25 编辑:清风
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设备由合同制造商(CM)提供,设备的非易失性存储器(NVM)中已经存储了一些信息,如产品ID、相关跟踪号、加热器电阻和测量电阻的环境温度、从地址等。预初始化测试允许工程师用新数据覆盖NVM。这不是在生产过程中使用的正常测试过程。相反,它常常用于让工程师在设备上运行特性测试,并完全控制所有DUT参数。


Sensor Aging 传感器老化测试


传感器老化测试也不是常规生产测试的一部分。它常常用来表征模拟老化过程下的MOX特性。老化测试将CDA运行到加热器温度延长的部件上,用户定义1分钟的循环次数。在此过程中收集分析数据,在老化试验结束时进行正常气体试验,记录MOX特征。


DUT Polling  DUT轮询测试


在运行气体测试、传感器老化测试等测试过程中,利用微控制器执行和控制的测试序列表对DUT进行编程。在此序列表执行期间,除了轮询寄存器外,DUT寄存器不可用于访问。轮询寄存器在表序列执行期间更新,测试系统可以查询轮询寄存器,以确定序列表是否已完成,或者序列中的当前表是否正在执行。由于许多MOX测试(每个使用序列表的进程)都需要轮询,因此轮询被实现为一个子例程,在需要时可以调用它。执行序列表所需的时间可以根据测试需求(表中的步骤数和每个步骤的延迟参数)而变化。为了向操作员提供序列执行的状态,创建了一个运行时间表单(图9),以提供剩余时间的可视化反馈,以完成序列表。



DUT Status  DUT状态测试


和DUT轮询测试类似,DUT状态测试由多个测试进程查询,并作为子例程实现。状态指示DUT的健康状态——具体地说,如果最近发生了电源复位。POR位在设备的功率中断或重启时进行设置。读取POR状态将重置位。如果显示为POR,就意味着许多测试将不能正常工作,或者被认为是无效的。


Chamber Characterization 腔室特性分析


验证测试系统有效性最有挑战性的其中一方面是表征测试气体在燃烧室中的分布情况(图10)。最初的概念是将气体引入负载板的四个角落,假设随着时间的推移,气体将混合并均匀分布在腔内。但试验证明,这种气体“在浸渍表规定的时间内不会在室内达到均匀浓度”。增加测试气体的流速和延长浸泡时间都被认为是对这一缺陷的一种弥补,但最终分别被认为在气体利用和测试吞吐量方面过于昂贵。



后来通过大量的流体模拟实验,证明了一种改进型歧管方法产生接近理想气体分布。气体直接在DUT插座上方四个点通过一个小体积流形管被引入。每个插座上方的管汇上的针孔直接将测试气体的集中流输送到每个设备。在不影响测试吞吐量的情况下,使用最少测试气体的最终结果接近最佳性能。腔室的设计将被修改,并将这些发现应用到生产系统中。


总结


总而言之,测试系统要求的每个标准都达到或超过了。


解决方案必须具有较低的成本。基于PXI形式,一个创造性的硬件和软件的结合实现,使得成本远远低于传统半导体测试系统成本的1/5。


系统需要支持非常大的并行测试能力。站点数量可以从64个站点扩展到512个站点,每次增加64个站点。在这些容量下,整个测试周期为35分钟,每个设备的吞吐量仅为4秒多一点。进一步优化测试代码、气体流量、浸泡时间和通过/失败参数的优化将推动每台设备的测试时间。


操作人员需要一种方法来直观地识别并手动按照需要将passing和failing组件放回箱中。带有电池备份的测试状态LED为操作者提供DUT站点通过/失败的可视化指示(图11)。



所有的测量都需要在一秒内完成n次。64个位点的MOX电阻测量时间是在小于800ms的条件下测量的,由于GX5295数字测试仪器的并联运行,将位点数扩展到512不会明显增加测量时间。


这个系统需要是可扩展的。站点计数可以以64个站点的增量从64个站点扩展到512个站点。


可将IC总线隔离到每个设备。每个DUT套接字都有一个用于编程和读写寄存器的独立IC总线,以8×8矩阵(8组8个DUT)的形式访问。


提供PMU/每针脚的功能。GX5295的标准配置具有每个针脚的PMU功能,以及4个一般应用的另外的PMUs。PMU提供了一个执行接触测试的简单方法,额外的PMU专用于MFC控制,有助于降低系统成本,消除额外的硬件。


与MOX气体传感器测试相关的特殊需求带来了独特的挑战。特别是,这些设备所要求的大测试“停留”时间要求一种不同类型的测试方案—该方案要求很容易进行扩展,具有非常大并行测试能力,同时成本明显低于传统的“big iron” ATE解决方案。如上所述,基于PXI的解决方案,是基于现成的硬件和软件的方案,可实现最佳的测试效果—可实现高吞吐量,并且成本适中。(译者:广州虹科电子李婷婷 原文:Marvin Test Solutions)

关键词:传感器 测试方案 MOX气体传感器    浏览量:1815

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