贴片机编程方式的选择介绍

贴片机编程方式的选择介绍
生产部门的负责人常常会考虑采用编程的不同方式，他们会问：“采用何种编程方式对我来说是最适合的呢?”没有一种可以满足所有的应用事例的答案。

他们权衡的内容一般会包含有：所采用的解决方案对生产效率、生产线使用的计划安排、PCB的价格、工艺控制问题、缺陷率水平、供应商的管理、主要设备的成本以及存货的管理是否会带来冲击。

对生产效率带来的冲击
ATE编程会降低生产效率，这是因为为了能够满足编程的需要，要增加额外的时间。

举例来说，如果为了检查制造过程中所出现的缺陷现象，需要化费15秒的时间进行测试，这时可能需要再增加5秒钟用来对该元器件进行编程。

ATE所起到的作用就像是一台非常昂贵的单口编程器。

同样，对于需要化费较长时间编程的高密度闪存器件和逻辑器件来说，所需要的总的测试时间将会更长，这令人头痛。

因此，当编程时间与电路板总的测试时间相比较所占时间非常小的时候，ATE编程方式是性价比最好的一种方式。

为了提高生产率，以求将较长的编程时间降低到最低的限度，ATE编程技术可以与板上技术相结合使用，例如：边界扫描或者说具有专利的众多方法中的一种。

还有一种解决方案是在电路板进行测试的时候，仅对目标器件的boot码进行编程处理。

器件余下的编程工作在处于不影响生产率的时候才进行，一般来说是在设备进行功能测试的时候。

然而，除非超过了ATE 的能力，功能测试的能力是足够的，对于高密度器件来说性能价格比最好的编程方法是一种自动化的编程设备。

举例来说：ProMaster 970设备配置有12个接口，每小时能够对600个8兆闪存进行编程和激光标识。

与此形成对照的是，ATE或者说功能测试仪将化费60至120小时来完成这些编程工作。

生产线使用计划安排
由于电子产品愈来愈复杂和先进，所以对具有更多功能和较高密度的可编程元器件的需求量也愈来愈高。

这些先进的元器件在OBP的环境之中，常常要求化费较长的编程时间，这样就直接降低了产品的生产效率。

同样，由不同的半导体器件制造商所提供的相同密度的元器件，在进行编程的时候所化费的时间差异是非常大的，一般来说具有最快编程速度的元器件，价格也是最贵的。

所以人们在考虑是否支付更多的钱
给具有快速编程能力的元器件时，面临着两难的选择是提升生产率和降低设备的成本，还是采用具有较慢编程时间的便宜元器件，并由此忍受降低生产率的苦恼。

此外，制造厂商必须记住，为了能够对付在短期内出现的大量产品需求，他们不可能依赖采用最适用的半导体器件。

缺少可获得最佳的元器件，会迫使制造厂商重新选择可替换的编程元器件，每个元器件具有不同的编程时间、价格和可获性。

对于OBP来说，这种情形对于实行有效的生产线计划安排显然是相当困难的。

因为自动编程拥有比单接口OBP解决方案快捷的优势，所以对编程时间变化的影响可以完全不顾。

同样，由于自动编程方案一般支持来自于不同供应厂商的数千款元器件，可以缓解使用替代元器件所产生的问题。

PCB的费用
近年来，对先进PIC的编程和测试需求有了令人瞩目的增长。

这是因为芯片供应商使用新的硅技术来创建具有最高速度和性能的元器件。

认真仔细的程序设计必须考虑到传输线的有效性问题、信号线的阻抗情况、引针的插入，以及元器件的特性。

如果不是这样的话，问题可能会接二连三的发生，其中包括：接地反射(ground bounce)、交扰和在编程期间发生信号反射现象。

自动化高质量的编程设备通过良好的设计，可以将这些问题降低到最小的程度。

为了能够进行ATE编程，PCB设计师必须对付周边的电路、电容、电阻、电感、信号交扰、Vcc和Gnd反射、以及针盘夹具。

所有这一切将极大的影响到进行编程时的产量和质量。

因为增加了对电路板的空间需求，以及分立元器件(接线片、FET、电容器)和增加对电源供电能力的需求，从而最终增加了PCB的成本。

尽管每一块电路板是不同的，PCB的价格一般会增加2%到10%。

编程规则系统的选择
许多电子产品制造厂商还没有认识到闪存、CPLD和FPGA器件仍然要求采用编程规则系统(programming algorithms)。

每一个元器件是不同的，在不同半导体供应商之间编程规则是不能交换的。

因此，如果他们要使用ATE编程方式，测试工程师必须对每一个元器件和所有的可替换供应商(现在的和未来的)写下编程规则系统。

如果说使用了不正确的规则系统将会导致在编程期间或者电路板测试期间，以及当用户拥有该产品时面临失败(这是所有情形中最坏的现象)。

最难对付的事情是，半导体供应商为了能够提高产量、增加数据保存和降低制造成本，时常变更编程规则。

所以即使今天所编写的编程规则系统是正确的，很有可能不久该规则就要变化了。

另外，不管是ATE供应商，还是半导体供应商当规则系统发生变化的时候都不会及时与用户接触。

工艺过程管理和问题的解决
基于ATE的编程工作的完成要求人们详细了解编程硬件和软件，以及对于可以用于编程的元器件的专业知识。

为了能够正确的创建编程规则，测试工程师必须仔细了解有关PIC编程、消除规则系统和查证规则系统的知识。

但不幸的是，这种知识范围一般超出了测试工程师的专业范围，一项错误将会招至灾难性的损失。

测试工程师现在对所涉及的编程问题，也必须有及时的了解，诸如：元器件的价格和可获性、所增加的元器件密度、测试的缺陷率、现场失效率，以及与半导体供应厂商保持经常性的沟通。

同样，由于半导体供应商或者说ATE供应商将不会对编程的结果负责，解决有关编程器件问题的所有责任完全落在了测试工程师的肩上。

举例来说，如果失效是由于可编程控量突然增加，测试工程师必须首先确定问题的根源，然后着手解决这个问题。

如果说这个问题是由于元器件的问题所引起的、由于ATE编程软件所引起的、该PCB设计所引起的，或者说是因为测试夹具所引起的呢?
这些复杂的问题可能需要化费数周的时间去分解和解决，与此同时生产线只能够停顿下来待命。

与此形成对照的是，在器件编程领域处于领先位置的公司将直接与半导体供应厂商一起合作，来解决编程设备中所存在的问题，或者说自己设计设备，所以能够较快的识别问题的根源。

产出率
一个经过良好设计的编程设备能够提供优化的编程环境，并且能够确保最大可能的产量。

然而，在编程过程中存在着很小比例的器件将会失效。

不同的半导体供应商之间的这个比例是不同的，编程产出率的范围将会在99.3%到99.8%之间。

自动化的编程设备被设计成能够识别这些缺陷，于是在PCB实施装配以前就可以将失效的元器件捕捉出来，从而实现将次品率降低到最小的目的。

经过比较，编程的失效率一般会高于在ATE编程环境中的。

对于制造厂商而言如果能够事先发现问题，可以在长期的经营中减少成本支出。

编程设备不仅可以拥有较低的PIC失效率，它们经过设计也可以发现编程有缺陷的PIC器件。

在现实环境中作为目标的PIC器件被溶入在PCB的设计中，设计成能够扮演另外一个角色的作用(电话、传真、扫描仪等等)，作为一种专门的编程设备可以简单地做这些事情，而无需提供相同质量的编程环境。

供应商的管理
ATE编程潜在的可能是锁定一个供应商的可编程元器件。

由于ATE要求认真仔细的PCB设计，以及为了能够满足每一个不同的PIC使用需要专用的软件，随后所形成的元器件变更工作将会是成本非常高昂的，同时又是很花时间的。

通过具有知识产权的一系列协议方法，可以让数家半导体供应商一起工作，从而形成一种形式的可编程器件。

由IEEE 1149.1边界扫描编程所提供的方法具有很大的灵活性，它允许在同一PCB上面混装由不同半导体供应商所提供的元器件。

然而，自动化编程设备可以最大灵活地做这些事情。

借助于从不同的供应商处获得的数千个PIC器件的常规器件支持，他们能够非常灵活地保持与客户需求变化相同的步伐。

主要设备的费用
取决于使用ATE的百分比以及对生产率的要求，为了实现PIC编程可能会要求增添ATE设备。

关于ATE 价格的范围从15万美元至40万美元不等，购置一台新的设备或者更新现有的设备使之适合于编程的需要是非常昂贵的事情。

一种方式是使用一台AP设备来提供编程元器件到多条生产线上。

这种做法可以降低ATE的利用率，从而降低设备方面的投资。

结束语
通过选择正确的设备以及挑选最有效的编程方式来满足特殊的应用需求，制造厂商能够实现高质量、低成本和缩短产品进入市场的时间，以适应现如今激烈的市场竞争局面。

然而，让我们看一下所有不同的编程方式，每一种编程方法都拥有优点和缺点，所以对我们来说选择编程方法可能是一件令人十分头痛的事情。

愈来愈多的制造厂商将需要评估不同的编程解决方案对生产效率、生产线的计划调度、PCB的价格、工艺过程控制、客户管理和主要设备的价格等所带来的冲击。

最全面的解决方案可能是一种综合了自动化编程、ATE和IEEE边界扫描编程方法的组合体。

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