CN116148646A - 一种电子器件动态老炼试验装置及试验方法 - Google Patents

一种电子器件动态老炼试验装置及试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于元器件检测技术领域，公开了一种电子器件动态老炼试验装置及试验方法，包括用于对配置芯片下载老炼程序的程序配制模块，用于利用上位机对通过老炼板发送并行激励的并行激励模块，用于当器件工作时，利用老炼板背部的回检通道向上位机发送输出回检信号的回检模块，用于利用示波器对器件的工作状态及电性能进行显示的显示模块。本发明按照设计的老炼板能够对器件进行动态老炼试验，解决了此器件无动态老炼检测能力，解决了现场可编程门阵列器件‑FPGA不能动态老炼的缺陷，解决了现有FPGA芯片老炼试验方法对于器件内部节点、电介质、导电通路的电气特性全面考察完全达不到的老炼试验的问题。

Description

一种电子器件动态老炼试验装置及试验方法
技术领域
本发明属于元器件检测技术领域，尤其涉及一种电子器件动态老炼试验装置及试验方法。
背景技术
目前，随着军用电子产品和设备复杂程度的提高，使用范围的日益广泛，对电子产品和设备的可靠性的要求也越来越高。但实际中由于制造工艺、流程、材料等生产过程控制原因，使得元器件在生产的过程中不可避免的留下缺陷，使器件的可靠性水平达不到设计的要求，随时可能因为各种原因出现故障。老炼试验是一种能够将产品早期故障剔除的试验技术，它是元器件筛选中的重要项目，是工程上用来剔除早期失效产品，提高系统可靠性的主要方法。一般来讲，老炼过程通过工作环境应力和电气性能应力两方面同时作用，促使一些产品所具有的潜在缺陷提前暴露出来，剔除不合格品。将经过老炼筛选的器件用到电子设备上，能减少故障，提高整机质量和可靠性，进而节约整机研制和维修费用。
EP1C3T100I7N芯片为ALTERA厂家生产的现场可编程门阵列器件，FPGA作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点；老炼前使用下载器对配置芯片进行程序固化下载，后续使用不用重复下载。但是现有技术中并没有此器件的动态老炼能力或者按照器件详细规范只进行简单的静态老炼试验，静态老炼是指只给电路电源端提供电压，信号输入引脚不提供老炼向量，这时内部晶体管基本没有翻转。动态老炼是指提供电路电源电压和老炼向量，使电路在老炼中实现某种功能，并使电路内部晶体管实现翻转，所以动态老炼相比静态老炼更能达到老炼的效果。静态老炼试验中，芯片接上电源和地，其它输入管脚并联接入电阻并和电源端相连，使电路内部晶体管基本实现反偏。静态老炼的主要功能是在高温环境中诱发与杂志污染有关的失效机制，使电路在稳定偏压下，内部杂志加速迁移到器件表面。动态老炼时，电路除接上电源和地，在输入管脚加上适当老炼向量，使电路内部实现节点翻转，动态老炼能够实现对器件内部节点、电介质、导电通路的电气特性全面考察，与静态老炼相比，更能有效地激发地电路的潜在缺陷。但是现有的动态老炼试验方式通过在高温环境中诱发与杂质污染有关的失效机制，使电路在稳定偏压下，内部杂质加速迁移到器件表面，无法实现对器件内部节点、电介质、导电通路的电气特性全面考察，不能有效激发电路的潜在缺陷，达不到动态老炼的效果。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中缺少用于EP1C3T100I7N芯片的动态老炼试验方案，只能进行简单的静态老炼试验。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电子器件动态老炼试验装置及试验方法。
本发明是这样实现的，一种电子器件动态老炼试验装置包括：
程序配制模块，通过JTAG接口与下载器连接，通过对应的下载软件对配置芯片下载老炼程序，只用下载一次，后续不需要下载；
并行激励模块，用于利用上位机对通过老炼板发送并行激励；
回检模块，用于当器件工作时，利用老炼板背部的回检通道向上位机发送输出回检信号；
显示模块，用于利用示波器对器件的工作状态及电性能进行显示。
进一步，所述电子器件动态老炼试验装置还包括有夹持模块，用于利用夹具对配置芯片进行夹持连接。
进一步，所述老炼板的回检通道连接有回检接口，配置芯片的25管脚连接到老炼板回检接口，老炼机台识别到后内部电路工作，通过外接示波器显示输出波形。
进一步，所述配置芯片为EPCS16SI16芯片。
进一步，所述EP1C3T100I7N芯片的VCCIO管脚接至VCC、VCCINT管脚接至1.5V稳压芯片输出，GND管脚接至GND。
进一步，通过JTAG接口对配置芯片EPCS16SI16芯片下载老炼程序，25管脚接红色LED灯作为输出指示，通过50M晶振对FPGA提供时钟。
本发明的另一目的在于提供一种电子器件动态老炼试验方法，所述电子器件动态老炼试验方法包括：
步骤一，将配置芯片通过夹具与老炼板连接，通过JTAG接口与下载器连接，通过对应厂商的下载软件对配置芯片下载老炼程序；
步骤二，老炼机台上位机通过老炼板接口提供电源等并行激励，并进行实时回检；
步骤三，配置芯片的一路输出脚连接到老炼板接口的回检通道，当器件工作时，通过上位机实时回检信号频率，通过示波器可以直接观测到输出波形。
进一步，所述步骤三中，老炼开始后对应工位LED灯闪烁，通过外接示波器显示固定频率的方波。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的电子器件动态老炼试验方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的电子器件动态老炼试验方法。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一，针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明按照设计的老炼板能够对器件进行动态老炼试验，解决了此器件无动态老炼检测能力，解决了现场可编程门阵列器件-FPGA不能动态老炼的缺陷，解决了现有FPGA芯片老炼试验方法对于器件内部节点、电介质、导电通路的电气特性全面考察完全达不到的老炼试验的问题。
本发明将经过老炼筛选的器件用到电子设备上，能减少故障，提高整机质量和可靠性，进而节约整机研制和维修费用。
本发明填补了现场可编程门阵列器件-FPGA不能动态老炼的缺陷。
二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
1、实现EP1C3T100I7N芯片动态老炼试验；
2、单板具有24工位同时进行老炼；
3、具备完善的回检模式，极大提升了老炼过程中的可靠性。
4、本发明解决了大规模器件无法动态老炼的难题，进而提高整机质量和可靠性，节约整机研制和维修费用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电子器件动态老炼试验装置的原理图；
图2是本发明实施例提供的EP1C3T100I7N芯片的电路原理图；
图3是本发明实施例提供的电子器件动态老炼试验装置及试验方法的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的老炼板接口的原理图；
图5和图6是本发明实施例提供的电子器件动态老炼试验装置的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是EP1C3T100I7N的动态老炼设计原理框图，通过给配置芯片下载老炼程序，再通过配置器件I/O口，使用ELEA-V老炼机台上位机发送并行激励，当器件工作后会输出0和1即低电平和高电平，通过老化板底部回检信号传输到老炼机台上位机，老炼机台上位机把输出信号通过示波器显示出来，可以判断器件是否正在进行动态老炼。
图5和图6是本发明实施例提供的电子器件动态老炼试验装置的电路原理图，其中的BANK1至BANK4为芯片的I/O口，根据下载程序配置，通过10KΩ电阻接GND；U1E部分为时钟与JTAG管脚，时钟管脚接50MHz晶振，JTAG管脚引出为接口；U1F与U1G为芯片电源与GND，对应接到老炼板接口的VCC与GND；通过AMS1117-1.5V稳压芯片提供VCCINT电压，配置芯片选择为EPCS16SI16型号。
老炼原理依据GJB548B-2005-1015.1中试验条件D-并行激励进行设计，印制板严格按照老炼原理图进行设计，选用进口专用夹具，确保老炼过程中器件接触良好；夹具使用进口YAMAICHI厂家IC51-1004-809夹具；此夹具为探针形式，通过与PCB焊盘焊接形式进行电气连接；使用温度达到-55～170℃。同时在印制板设计布局时，充分考虑每条线路载流能力与整板散热功能，目前单板可实现24只芯片同时进行老炼。
同时为了方便输出测量，EP1C3T100I7N老炼板根据老炼要求设计了输出信号回检，方便输出信号的监测，通过示波器和仪器仪表可对器件的工作状态及电性能进行良好的监测，满足老炼试验指标的要求。
综上所述，EP1C3T100I7N老炼板具有操作简单，设备及仪表监测方便等特点，老炼试验指标满足器件电性能老炼要求，
本发明实施例提供的电子器件动态老炼试验方法如下：
(1)老炼原理设计：
EP1C3T100I7N原理为，VCCIO管脚接至VCC、VCCINT管脚接至1.5V稳压芯片输出，GND管脚接至GND，通过JTAG接口对配置芯片EPCS16SI16芯片下载老炼程序，其中25管脚接接红色LED灯作为输出指示，通过50M晶振对FPGA提供时钟。
(2)配置芯片下载老炼程序，老炼机台上位机通过老炼板发送并行激励。每只器件固定某一路输出脚连接至老炼板背部回检通道当器件工作时，老炼机台上位机能收到输出回检信号并在示波器上显示输出信号波形。
(3)机台与老炼板接口如图4，提供64路数字通道、4路模拟通道、64路回检通道、3个电源、全部程控且可编程。
老炼开始后对应工位LED灯闪烁，通过外接示波器可以看到固定频率的方波。
本发明实施例提供的电子器件动态老炼试验装置及试验方法主要适用于对EP1C3T100I7N芯片的老炼试验。
本发明解决了大规模器件无法动态老炼的难题，进而提高整机质量和可靠性，节约整机研制和维修费用。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子器件动态老炼试验装置，其特征在于，所述电子器件动态老炼试验装置包括：
程序配制模块，通过JTAG接口与下载器连接，通过对应的下载软件对配置芯片下载老炼程序；
并行激励模块，用于利用上位机对通过老炼板发送并行激励；
回检模块，用于当器件工作时，利用老炼板背部的回检通道向上位机发送输出回检信号；
显示模块，用于利用示波器对器件的工作状态及电性能进行显示。
2.如权利要求1所述的电子器件动态老炼试验装置，其特征在于，所述电子器件动态老炼试验装置还包括有夹持模块，用于利用夹具对配置芯片进行夹持连接。
3.如权利要求1所述的电子器件动态老炼试验装置，其特征在于，所述老炼板的回检通道连接有回检接口，配置芯片的25管脚连接到老炼板回检接口，老炼机台识别到后内部电路工作，通过外接示波器显示输出波形。
4.如权利要求1所述的电子器件动态老炼试验装置，其特征在于，所述配置芯片为EPCS16SI16芯片。
5.如权利要求4所述的电子器件动态老炼试验装置，其特征在于，所述EP1C3T100I7N芯片的VCCIO管脚接至VCC、VCCINT管脚接至1.5V稳压芯片输出,GND管脚接至GND。
6.如权利要求4所述的电子器件动态老炼试验装置，其特征在于，通过JTAG接口对配置芯片EPCS16SI16芯片下载老炼程序，25管脚接红色LED灯作为输出指示，通过50M晶振对FPGA提供时钟。
7.一种用于实施权利要求1～6任意一项所述的电子器件动态老炼试验装置的电子器件动态老炼试验方法，其特征在于，所述电子器件动态老炼试验方法包括：
步骤一，将配置芯片通过夹具与老炼板连接，通过JTAG接口与下载器连接，通过对应厂商的下载软件对配置芯片下载老炼程序；
步骤二，老炼机台上位机通过老炼板接口提供电源等并行激励，并进行实时回检；
步骤三，配置芯片的一路输出脚连接到老炼板接口的回检通道，当器件工作时，通过上位机实时回检信号频率，通过示波器可以直接观测到输出波形。
8.如权利要求7所述的电子器件动态老炼试验方法，其特征在于，所述步骤三中，老炼开始后对应工位LED灯闪烁，通过外接示波器显示固定频率的方波。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求7所述的电子器件动态老炼试验方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求7所述的电子器件动态老炼试验方法。
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