一种多功能测试系统的制作方法

1.本发明属于测试技术领域，更具体地，涉及一种多功能测试系统。


背景技术：

2.当前的自动光学测试(autom集成电路测试d optical inspection)检测设备、集成电路测试(automatic test equipment)检测设备是独立功能的设备，都只适用于各自的领域，并且功能比较单一。现有的大多数自动光学测试设备一般是集成了图像采集与数据处理的平台，然后搭载信号产生平台，实现设备的自动光学测试。现行的集成电路测试设备主要是应用于芯片领域，如爱德万的v93000、泰瑞达的j750等模数混合检测的集成电路测试机。
3.在一个完整的micro led或芯片检测场景需要配置不同数量的自动光学测试设备以及集成电路测试设备。现有技术中需要分别购置两种设备分别进行检测，这样存在检测复杂、设备维护困难、设备成本高等缺点。


技术实现要素：

4.针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了多功能测试系统，在一个系统中可以实现多种功能的测试。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种多功能测试系统，包括信号底板、控制器和若干个子卡，所述控制器内预先存储有若干类检测任务控制程序及每类检测任务所需子卡信息，所述信号底板设置有通信模块、第一插槽和若干个第二插槽，所述控制器包括第一插接部，每个子卡均包括第二插接部，所述第一插接部与所述第一插槽匹配插入或拔出，每个第二插接部与所述第二插槽匹配插入或拔出，当所述第一插接部插入所述第一插槽，至少一个子卡的第二插接部插入所述第二插槽，所述控制器通过所述通信模块与该插入的子卡进行通信，并识别插入的子卡，基于子卡识别结果控制启动相应类的检测任务。
6.进一步地，基于子卡识别结果控制启动相应类的检测任务包括：
7.若识别插入的子卡中至少部分子卡满足一类检测任务所需，则控制所述至少部分子卡进行该类的检测任务，并且控制除所述至少部分子卡以外的插入子卡不能工作。
8.进一步地，所述控制器内预先存储自动光学检测任务和集成电路检测任务的控制程序，所述自动光学检测任务需要子卡包括io子卡和图像采集子卡，所述集成电路检测任务需要子卡包括电气参数测试子卡、dps电源子卡和通道板。
9.进一步地，若识别到io子卡和图像采集子卡插入所述第二插槽，所述控制器生成光源控制信号、电机驱动信号并通过该插入的io子卡输出给对应的受控设备，所述控制器还控制插入的图像采集子卡从对应的图像采集设备采集数据；若识别到电气参数测试子卡、dps电源子卡和通道板插入所述第二插槽，所述控制器控制插入的dps电源子卡给待测设备提供电源信号，控制插入的通道板为待测设备提供数据信号，控制插入的电气参数测试子卡进行电气参数测试。
10.进一步地，所述信号底板还设置有第三插槽，所述信号底板还设置有电源转换模块，所述电源转换模块的第一端与所述第一插槽电连接，所述电源转换模块的第二端与所述第二插槽电连接，所述电源转换模块的第三端与所述第三插槽电连接。
11.进一步地，所述信号底板设置有多个所述第二插槽和多个所述第三插槽，多个所述第二插槽分布在所述第一插槽两侧，多个所述第三插槽分布在所述第一插槽两侧。
12.进一步地，多个所述第二插槽对称分布在所述第一插槽两侧，多个所述第三插槽对称分布在所述第一插槽两侧。
13.进一步地，还包括用于连接所述控制器和子卡的光缆，所述控制器和每个子卡均包括光纤接口。
14.进一步地，还包括支架和机械臂，所述机械臂被固定在所述支架上且可绕着固定点旋转，所述信号底板被固定在所述机械臂上。
15.进一步地，所述控制器包括工业pc板和fpga，所述工业pc板和所述fpga间通过pcie总线连接，所述fpga包括所述第一插接部
16.总体而言，本发明与现有技术相比，具有有益效果：
17.1)采用信号底板、子卡和控制器的架构将多种测试功能高度集成在一起，形成一个多功能的测试系统，当识别到满足条件的子卡就可以启动相应的检测任务。例如，子卡可以是io子卡、图像采集子卡、电气参数测试子卡、dps供电板、通道板等，若检测到插入了io子卡和图像采集子卡，则可以启动自动光学检测任务，若检测到插入了电气参数测试子卡、dps供电板、通道板，则可以启动集成电路检测任务。
18.2)将子卡插槽和电源插槽分布在控制器插槽两侧，有利于插槽的扩展，并且还能提高系统结构、信号流以及电源的稳定性。
附图说明
19.图1是本发明实施例的2
×
8插槽分布示意图；
20.图2是本发明实施例的多功能测试系统的侧视图；
21.图3是本发明实施例的支架、机械臂示意图；
22.图4是本发明实施例的用于自动光学测试测试的多功能测试系统组成示意图；
23.图5是本发明实施例的用于集成电路测试测试的多功能测试系统组成示意图。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
25.本发明实施例的一种多功能测试系统，包括信号底板、控制器和若干个外设子卡，控制器内预先存储有若干类检测任务控制程序及每类检测任务所需子卡信息，信号底板设置有通信模块、第一插槽和若干个第二插槽，控制器包括第一插接部，每个子卡包括第二插接部，第一插接部与第一插槽匹配插入或拔出，每个第二插接部与第二插槽匹配插入或拔出，当第一插接部插入第一插槽，至少一个子卡的第二插接部插入第二插槽，控制器通过通
信模块与该插入的子卡进行通信，并识别插入的子卡，基于子卡识别结果控制启动相应类的检测任务。第一插槽即控制器插槽。第二插槽即子卡插槽。
26.进一步地，信号底板还设置有第三插槽，信号底板内设置有电源转换模块，电源转换模块的第一端与第一插槽电连接，电源转换模块的第二端与第二插槽电连接，电源转换模块的第三端与第三插槽电连接。第三插槽即电源插槽。
27.进一步地，控制器包括工业pc板和fpga，工业pc板和fpga间通过pcie总线连接，fpga还包括与控制器插槽匹配的插口。在一个实施例中，工业pc板采用x86工业pc板，x86工业pc板和fpga间通过pcie gen4 x16的信号进行互联，其连接方式采用可支持高速传输的柔性耐弯折的线缆连接。
28.进一步地，多功能测试系统还包括用于连接控制器和子卡的光缆，每个子卡和控制器均包括光纤接口。这样，当子卡与控制器间数据量较多或者对数据传输速率要求较高时，则可以部分采用光缆进行数据传输。例如在进行自动光学检测时，通过信号底板中的通信模块传输控制数据，而图像采集子卡采集的图像数据通过光缆传输给控制器。
29.信号底板作用主要有以下几个方面。一是提供子卡、电源、中央控制器的插槽。二是提供通信功能，主要包括中央控制器与子卡间的信号通信、以及时钟信号等。三是提供电源转换功能，将接入的电源输入电压转换成各个子卡、控制器需要的电压信号。
30.中央控制器与子卡间的通信包括两类信号，一类是图像数据等高速信号，另一类是控制信号等低速信号。高速信号优选通过子卡和中央控制器间直接连接的光纤进行传输，也可以通过在底板中内置高速信号的传输通道进行传输。低速信号通过信号底板中内置的传输通道进行传输。
31.进一步地，信号底板设置有多个第二插槽和多个第三插槽，多个第二插槽分布在第一插槽两侧，多个第三插槽分布在第一插槽两侧。。
32.进一步地，多个第二插槽对称分布在第一插槽两侧，多个第三插槽对称分布在第一插槽两侧。
33.采用这种分布方式，一方面上，这样结构在物理结构上更为稳定紧凑，有利于插槽的扩展；另一方面，在电信号传输及能耗负载上，两侧也更为均衡，有利于系统的电性能稳定。
34.在一个实施例中，信号底板上共有19个插槽，0号插槽位于信号底板的中间，工业pc板和fpga合成一个单元模块，和信号底板对接，其对接位置固定为底板的中间插槽0位置，其底板两侧的工业电源插槽位置也固定，选择可支持热插拔的crps工业电源。其他2
×
8个插槽如图1所示，位于0号插槽两侧，可支持全宽板和半宽板，全宽板占用2
×
1个插槽，半宽板占用1个插槽，可灵活配置不同功能的设备子卡，实现不同的功能。
35.本发明实施例的一种多功能测试系统侧的侧视图如图2所示，其中0表示信号底板，1表示控制器，2表示可热插拔的crps电源，4表示子卡。
36.进一步地，如图3所示，本发明实施例的多功能测试系统还包括支架5和机械臂6，机械臂被固定在支架上且可以绕着固定点旋转，信号底板被固定在机械臂上。电机驱动机械臂旋转，安装子卡、控制器和电源时，该插卡方式为水平插入，安装完成后，将设备旋转90
°
后正常工作。
37.下面具体说明上述多功能测试系统实现多功能测试的工作原理。
38.控制器内预先存储有若干类检测任务控制程序及每类检测任务所需子卡信息。若识别通过第二插槽插入的子卡中至少部分子卡满足检测任务所需，则控制至少部分子卡进行相应检测任务，并且控制除进行相应检测任务的子卡以外的其他插入子卡不能工作。
39.具体地，每块子卡上都会有一个fru芯片，用于在生产时写入相关的子卡信息，子卡信息，子卡批次料号，生产日期等唯一识别的身份密码，也就是说每块子卡有唯一的id号。在系统上电后，控制器进行快速上电自检，读取每块子卡的信息，进行子卡类型及数量的扫描，从而判断该子卡是否是其所需的子卡类型。需要什么类型的子卡以及数量是由已经确定好的检测任务(实际应用场景)决定的。
40.只有当读到的子卡信息满足某一类检测任务所需条件的时候，才会表示自检完成。如果控制器识别到检测到子卡信息不符合要求，fpga会将其异常信息打印显示出来，用于告知用户，并且不能进行下一部的测试工作。确定好后，中央控制板触发使能信号使其对应的子卡启动程序功能。非确定的子卡会被中央控制板通过触发信号将其屏蔽掉，使其不能工作，正常工作的系统也自动屏蔽掉相关信息。
41.每个子卡都有硬件的在位(present)信号检测，采用回环(loopback)的硬件设计方法检测每块子卡是否插入到位。每个子卡都有一个present信号连接到fpga管脚，子卡未插入时，该信号为高，子卡插入时，该信号将会被拉低，从而确保子卡安装是否到位。
42.进一步地，控制器内预先存储自动光学检测任务和集成电路检测任务的控制程序，自动光学检测任务需要子卡包括io子卡和图像采集子卡，集成电路检测任务需要子卡包括电气参数测试子卡、dps电源子卡和通道板。
43.若识别到io子卡和图像采集子卡插入第二插槽，控制器生成光源控制信号、电机驱动信号并通过该插入的io子卡输出给对应的受控设备，控制器还控制插入的图像采集子卡从对应的图像采集设备采集数据。
44.若识别到电气参数测试子卡、dps电源子卡和通道板插入第二插槽，控制器控制插入的dps电源子卡给待测设备提供电源信号，控制插入的通道板为待测设备提供数据信号，控制插入的电气参数测试子卡进行电气参数测试。
45.以实现自动光学检测为例。
46.如图4所示，图像采集子卡包括多个支持不同图像采集标准的图像采集子卡。例如hs-cl图像采集子卡、poe图像采集子卡、cameralink图像采集子卡、cxp图像采集子卡。图像采集子卡主要是进行图像的采集、图像数据预处理、图像数据后处理、图像压缩和将结果数据进行上传。
47.hs-cl图像采集子卡，主要是用于自动光学测试检测应用的图像采集，用于外接hs-cl接口的高速高像素工业相机以及和中央控制板通过光纤互联。同时接受来自中央控制板的低速信号，如i2c信号和lvds等一些控制信号。
48.cxp图像采集子卡，主要是用于自动光学测试检测应用的图像采集，用于外接cxp接口的高像素高帧率的工业相机以及和中央控制板通过光纤互联。同时接受来自中央控制板的低速信号，如i2c信号和lvds等一些控制信号。
49.io子卡主要用于对相机、光源以及私服电机的控制。因为其要保证低延时和同步性，故和中央控制板采用高速的光纤接口通信机制。
50.以实现集成电路检测任务为例。
51.如图5所示，电气测试子卡包括dps电源子卡、通道板和电气参数测试子卡。dps电源子卡主要是给晶圆测试设备提供所需的各种的电源，其输出的电压和电流可通过fpga进行控制。通道板主要是为被测晶圆测试设备提供数据信号。电气参数测试子卡主要对晶圆测试其相关的电气参数，如v-i曲线，if,vf，饱和电流等电气参数。
52.通道板是集成电路测试检测的核心子卡，其主要是基于fpga的主控芯片及其周边电路，同时，板内内置pmu芯片和pe电气功能检测芯片，具有信号驱动发生功能和时间参数测量的功能，该子卡可支持64路的信号检测，可通过多个子卡扩展成128路，256路或512路信号的检测系统。用于测量高密度芯片的电气性能和时间性能的检测。
53.dps电源子卡是用于集成电路测试检测的供电子卡，其主要是基于fpga的主控芯片及其周边电路。同时，该子卡内置多路adc电路模块，多路dac电路模块，可进行多路输出电压信号的电压电流检测，调节微小电压和微小电流的检测，以用于驱动不同的dut设备。同时该子卡还设计有多路输出信号的开短路检测。
54.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。