TO220自动测试分选机软件研发与人机界面设计

分类号 密级

UDC 学 位 论 文

TO220自动测试分选机软件研发与人机界面设计 （题名和副题名）

易华波

（作者姓名）

指导教师姓名 康波 副教授

成 都

电子科技大学 胡泽 高级工程师 深圳深爱半导体有限公司 深 圳

（职务、职称、学位、单位名称及地址）

申请专业学位级别 硕士 专业学位类别 工程硕士

件 工 程

工程领域名称 软 提交论文日期 2010.08 论文答辩日期 2010.12

电 子 科 技 大 学

学位授予单位和日期

答辩委员会主席 评阅人

2010年8月 日

注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号

独 创 性 声 明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

签名： 日期： 年 月 日

关于论文使用授权的说明

本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）

签名： 导师签名：

日期： 年 月

摘 要

摘 要

自动测试分选机现已成为分立器件后封装测试工序的主力测试设备。由于中国的半导体行业发展脚步较晚，以往国内大部分企业使用效率低、速度慢的人工手动测试，到现在基本使用快速可靠的自动测试分选机代替人工手动测试。如何提高测试速度和可靠性一直是过去的十多年里自动测试分选机研究领域的核心问题。但是国外半导体行业发展较早，进口自动测试分选机性能成熟但价格昂贵，国产自动测试分选机价格低但故障率很高。

为了满足公司日益上涨的生产通量和客户对产品的质量和外观多样性的需求，研究人员提出了自主生产和开发速度更快，测试更准确，维修故障率更低的自动测试分选机。现有自动测试分选机主要分为振盘对料桶和料管对料管两大类。随着分立器件行业的发展，自动测试分选机的未来发展趋势是料管对料管的自动测试分选机，因为该设计符合测试速度快，测试可靠，产品外观好的要求。现我公司设计开发的料管对料桶的自动测试分选机思路是基于前两类自动测试分选机的设计基础上提出的，兼有两大类的优点，并对现有自动测试分选机的一种补充。

现在针对高端客户，一般使用料管对料管的自动测试分选机测试，目的在于保证三极管的质量和外观；针对普通客户，则使用振盘对料桶的自动测试分选机测试。对于料管复测的三极管则没有相应自动测试分选机测试，为了填补这个空白，有人提出研发料管对料桶的自动测试分选机。本文将在这方面做深入研究，同时也为日后研发料管对料管的自动测试分选机奠定基础。

本文主要内容如下：

1. 介绍自动测试分选机的发展历史，以及现在设计研发的TO220自动分选机的机械系统和电路系统，对自动测试分选机的工作原理进行说明。

2. 基于VISUAL C++ 6.0编程，研发自动测试分选机的送料模块，实现料管送料功能。

3. 基于VISUAL C++6.0编程，研发自动测试分选机的测试模块，实现与测试系统配合测试。

4. 基于VISUAL C++6.0编程，研发自动测试分选机的分选模块，实现三极管分选功能。

5. 基于VISUAL C++6.0编程，研发自动测试分选机的人机界面模块，实现测试运行界面、分选程序界面、系统功能设置界面三大界面功能。

6. 关键词：三极管，自动测试分选机，VISUAL C++ 6.0

I

ABSTRACT

ABSTRACT

Handler has become a test discrete packaging and testing process after the main test equipment. As the pace of China's semiconductor industry late in the past, most domestic enterprises to use inefficient and slow testing manually, and now basically use the fast and reliable automatic sorting machine to replace manual testing manual testing. How to improve test speed and reliability has always been in the past 10 years, sorting machine automatically test the core research areas. However, early development of the semiconductor industry abroad and imported automatic sorting machine performance testing mature but very expensive automatic test separator domestic prices low, but high failure rate.

In order to meet the company's rising production throughput and product quality and customer demand for the appearance of diversity, the researchers proposed the development of independent production and faster, more accurate testing, maintenance, lower failure rate of handler. Existing handler consists of vibrating plate on the hopper and feed tube to tube two categories. With the discrete industries, handler on the future development trend is expected to control the automatic testing of the feed tube sorting machine, because the design is consistent with test speed, test reliability, the product looks good requirements. I designed and developed the company is expected to control the automatic testing of the bucket sorting machine idea is based on the first two sorting machine automatically test based on the proposed design, both advantages of the two classes, and the sub-existing hanldler for a supplement.

Now for high-end customers, generally using the tube of the automatic test tube sorter test, the purpose is to ensure the quality and appearance of the transistor; for regular customers, use the vibration plate to the hopper of the automatic test sorting test. The retest of the triode tube

is no corresponding test automated test separator, in order to fill this gap, it was suggested that R & D tube to the hopper of the automatic test separator. This article will do

in-depth study in this regard, but also for future R & D tube to the tube in a handler test basis.

This article reads as follows:

1. Introduction sorting machine automatically test history, and now the design and

development of the TO220 sorting machine in the mechanical systems and electrical systems,

II

ABSTRACT

automatic test separator on the working principle are explained.

2. Based VISUAL C + + 6.0 programming, developing handler feeding module that tube feeding function.

3. VISUAL C + +6.0-based programming, R & D sorting machine automatically testing the test module, implemented and tested system for the tests.

4. VISUAL C + +6.0-based programming, R & D testing sorting machine automatically sorting module that transistor sorting function.

5. VISUAL C + +6.0-based programming, Automated Test Separator R & D man-machine interface module, the interface of test runs, sorting program interface, the system features three interface features setup interface.

Keywords: transistor, handler, VISUAL C + + 6.0

III

目录

第一章 概述 .......................................................................................................... 9 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.4 1.5 1.6

课题来源和选题依据 ........................................................................................ 9 自动测试分选机的产生与应用 ...................................................................... 10 国内外发展现状 .............................................................................................. 10 传统的自动测试分选机 .................................................................................. 10 自动条管测试分选机 ...................................................................................... 10 国外自动测试分选机 ....................................................................................... 11 研制TO220自动测试分选机的意义和价值 .................................................. 11 本文主要研究内容 ........................................................................................... 11 论文章节安排 .................................................................................................. 12

第二章 TO220自动测试分选机测试原理分析 .......................................................... 13 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 2.5.1 2.5.2

自动测试分选机简介 ...................................................................................... 13 自动测试分选机的发展 .................................................................................. 13 TO220自动测试分选机的硬件结构 .............................................................. 15 料管自动送料装置 .......................................................................................... 15 三极管自动测试装置 ...................................................................................... 15 三极管自动分选装置 ...................................................................................... 15 TO220自动测试分选机的控制软件 .............................................................. 16 系统测试运行模块 .......................................................................................... 17 系统测试分选程序模块 .................................................................................. 17 系统功能设置模块 .......................................................................................... 17 自动测试系统介绍 .......................................................................................... 18 开关时间自动测试系统介绍 .......................................................................... 18 常规参数自动测试系统介绍 .......................................................................... 19

IV

目录

2.6 2.6.1 2.6.2 2.7

VISUAL C++ 6.0介绍 ...................................................................................... 1 Visual C++ 6.0概述 ........................................................................................... 1 Visual C++ 6.0的开发过程 ............................................................................... 1 本章小结 ............................................................................................................ 2

第三章 TO220自动测试分选机送料模块 .................................................................... 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7 3.5.8 3.5.9 3.5.10 3.5.11 3.5.12 3.6

设计原理和思路 ................................................................................................ 3 功能分析 ............................................................................................................ 3 设计原理图 ........................................................................................................ 4 送料模块函数定义 ............................................................................................ 4 送料模块程序设计 ............................................................................................ 5 送料模块推管推出控制程序 ............................................................................ 5 送料模块踢管踢出程序设计 ............................................................................ 6 送料模块踢管退回程序设计 ............................................................................ 6 送料模块翻转气缸上程序设计 ........................................................................ 7 送料模块推管退回程序设计 ............................................................................ 7 送料模块翻转气缸下程序设计 ........................................................................ 8 送料模块错误状态检测 .................................................................................... 8 送料模块装管位是否有管程序设计 .............................................................. 10 送料模块入管口是否有管程序设计 .............................................................. 10

送料模块轨道是否已满程序设计 ............................................................ 11 送料模块状态检测,判断当前送料部分工作状态程序设计 ................... 11 送料模块运行控制程序设计 ................................................................... 12 本章小结 .......................................................................................................... 15

第四章 TO220自动测试分选机测试模块设计与实现 .............................................. 16

V

目录

4.1 4.2 4.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.4.8 4.4.9 4.4.10 4.4.11 4.4.12 4.5

设计思路 .......................................................................................................... 16 设计原理图 ...................................................................................................... 16 测试模块函数定义 .......................................................................................... 17 测试模块程序设计 .......................................................................................... 18 测试模块读入控制信号程序设计 .................................................................. 18 测试模块读入测试结果程序设计 .................................................................. 19 测试模块输出控制信号程序设计 .................................................................. 19 测试模块输出电平定义程序设计 .................................................................. 19 测试模块禁用测试系统程序设计 .................................................................. 20 测试模块复位程序设计 .................................................................................. 20 测试模块初始化程序设计 .............................................................................. 20 测试模块开始测试程序设计 .......................................................................... 21 测试模块读取结果程序设计 .......................................................................... 21

测试模块结束程序设计 ........................................................................... 22 测试模块错误检测程序设计 ................................................................... 22 测试模块运行控制程序设计 ................................................................... 23 本章小结 .......................................................................................................... 25

第五章 TO220自动测试分选机分选模块设计与实现 .............................................. 26 5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 5.3 5.4

分选模块设计原理与思路 .............................................................................. 26 分选模块设计思路 .......................................................................................... 26 电机转动算法 .................................................................................................. 26 分选模块设计原理图 ...................................................................................... 27 分选模块函数定义 .......................................................................................... 27 分选模块程序设计 .......................................................................................... 28

VI

目录

5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 5.4.7 5.4.8 5.4.9 5.4.10 5.4.11 5.4.12 5.4.13 5.4.14 5.4.15 5.5

分选模块读取电机当前位置程序设计 .......................................................... 28 分选模块电机控制相关计算程序设计 .......................................................... 28 分选模块禁用电机(松开电机) 程序设计...................................................... 29 分选模块锁定电机程序设计 .......................................................................... 30 分选模块设置目标位置程序设计 .................................................................. 30 分选模块电机初始化程序设计 ...................................................................... 30 分选模块启动电机程序设计 .......................................................................... 32 分选模块检测电机是否已转到位程序设计 .................................................. 32 分选模块电机重新初始化程序设计 .............................................................. 33

分选模块电机重启动程序设计 ............................................................... 34 分选模块寻找定位点程序设计 ............................................................... 34 分选模块清除落管并锁定电机程序设计 ............................................... 35 分选模块落管检测程序设计 ................................................................... 36 分选模块错误检测程序设计 ................................................................... 36 分选模块运行控制程序设计 ................................................................... 37 本章小结 .......................................................................................................... 39

第六章 TO220自动测试分选机人机界面模块设计与实现 ...................................... 40 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2

人机界面模块设计原理与思路 ...................................................................... 40 系统测试运行界面 .......................................................................................... 40 系统分选程序界面 .......................................................................................... 41 系统功能设置程序界面 .................................................................................. 45 本章小结 .......................................................................................................... 49

第七章 全文总结 .......................................................................................................... 50 7.1

对本系统已完成部分的说明 .......................................................................... 50

VII

目录

7.2 存在问题的说明与发展方向和展望 .............................................................. 50

VIII

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第一章 概述

1.1 课题来源和选题依据

随着生产、生活、城市街道等照明的持续增长，照明用电在电力消耗中的地位日益凸现。据中国国际照明网统计，发达国家照明用电消耗的比重已经占到25%。与之相比，尽管我国经济发展水平相对较低，但照明用电已占全国电力消费总量的12%以上，并以平均每年15%的速度递增。据权威专家估算，以2007年国内城市道路照明为例，如果我国城市道路照明光源的1/3更换为高效节能的照明产品，其节约的用电量相当于一个三峡工程的发电量。因此，国家发改委已与联合国开发计划署(UNDP)、全球环境基金(GEF)合作共同开展“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯”项目。作为白炽灯替代品的节能照明产品市场正迎来快速增长的良好机遇。

目前全球都在提倡使用节能环保产品，国家实行政府节能补贴，这对生产大功率节能灯的企业来说是一个机遇。比如说以前许多企业车间照明都用高压汞泡或钠灯、金卤灯，耗电量大，而现在有些企业用了大功率节能灯以后，对比以前用电量省了很多，这样一来很多企业开始使用大功率节能灯。

当前国家大力发展内需，大量的铁路、公路、水利等基础建设工程即将上马，给大功率节能灯带来巨大的市场商机。就以上工程项目而言，对大功率节能灯来说商机很大。目前全球能源紧张，提倡节能环保，这给大功率节能灯带来机遇，可以将大功率节能灯代替铁路、公路、水利等基础建设工程使用的汞泡、钠灯、金卤灯等耗电量大的光源，且寿命也长。

我公司作为国内分立器件行业中主要的生产企业，主要致力于打造绿色照明设备—节能灯的起搏器，我们的三极管在国内市场一直占据着很高的市场占有率，产能也逐年在上升，这样对于我们三极管成品测试工序提出更高的要求和产能。

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1.2 自动测试分选机的产生与应用

长期以来,我国的三极管测试分选主要依靠人工进行测试分选,存在分选速度慢、误差高等诸多弊端;但近年来随着节能灯的普及，市场对三极管的需求增大,三极管自动测试分选设备逐步的被广泛采用,特别是全自动的三极管测试分选机的使用。三极管自动分选系统是先进的测控技术、现代微电子技术和计算机应用技术结合的产物,极大的丰富了三极管测量与分选系统的内容和技术含量,使得系统具有稳定性好、测量精度高、分选速度快等的优点。 但是自动设备的使用并没有带来效益的显著提高,主要是因为三极管全自动分选机主要依靠国外进口,价格昂贵,维护费用高,操作不方便。而国内生产的三极管分选设备,又存在精度差,返修率高的问题。本研究课题是深圳深爱半导体有限公司单位自拟课题,在公司原有自动测试分选机的基础上,借鉴国内外全自动测试分选机的先进技术对三极管自动分选机进行了研制。

1.3 国内外发展现状 1.3.1 传统的自动测试分选机

上世纪90年代，我公司最早的自动测试分选机是进口的日本TESEC公司的TESEC 8117 自动测试分选机，该设备采用振盘对料桶的结构，测试导轨为竖直结构，采用控制气缸动作完成测试动作，该设备具有测试精度高，稳定性好的特点，但是设备价格昂贵，维修费用高，产品外观差。

在上世纪90年代末期，国内半导体设备行业逐渐兴起，“取其精华，去其糟粕”，很多设备制造厂商模仿并改造进口自动测试分选机。作为当时改造自动测试分选机比较成功的绍兴觉龙研究所，在我公司成功研制了第一台TO92自动测试分选机。该设备采用振盘对料桶的结构，测试导轨改为斜导轨，采用电机带动凸轮组动作完成测试动作，该设备具有结构简单，分选速度快，但是维修故障率高，测试精度差，产品外观差的问题。

1.3.2 自动条管测试分选机

2000年以后由于客户逐渐提高了对三极管外观的要求，国内外设备制造商逐

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渐研发出自动条管测试分选机，采用料管对料管的结构，从根本上解决了三极管在振盘内振动导致管脚磨损，管脚变形的质量外观问题，所以为了满足高端客户的需求，我公司于2006年购买了一台TO220自动条管测试分选机。该设备采用料管对料管的结构，测试导轨采用竖直导轨，有效减少导轨磨损带来的测试精度差的问题，该设备具有稳定性好，测试速度快，测试精度高，产品外观好等优点。

1.3.3 国外自动测试分选机

国外自动测试分选机还将打印、图像识别检测集成在自动条管测试分选机上，从三极管上料，到三极管测试，好管进行打印，专用刷灰装置刷灰后，进行打印后图像识别检测，最后分选进入料管。该设备具有测试速度更快，测试打印分选一体化，生产效率高等优点，但是价格昂贵，占地面积大，适合高端产品生产。

1.4 研制TO220自动测试分选机的意义和价值

研制意义有两点：

1. 借鉴现有两种振盘对料桶和料管对料管的自动测试分选机的设计，研究自动测试分选机的系统结构和电路设计，研发出适合自身要求的料管对料桶的自动测试分选机。

2. 为日后研发具有自主知识产权的料管对料管的自动测试分选机打下坚实的理论基础。

研制的应用价值体现在:：目前我们开发的这款料管对料桶的TO220自动测试分选机主要是针对现有两台自动料管测试分选机的一种补充，主要解决接触不良待确认和参数坏的产品再次测试，减少振盘对产品外观的磨损。

1.5 本文主要研究内容

TO220自动测试分选机在后封装测试工序不仅发挥着补充现有自动测试分选机机型的作用，更加吸取各种自动测试分选机的机械和电路部分的优点。本文将在TO220自动测试分选机的系统软件和人机界面设计上进行深入的研究，研究内容包括以下几点：

1. 设计TO220自动测试分选机的送料模块程序，实现料管送料功能。

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2. 设计TO220自动测试分选机的测试模块程序，实现与测试系统配合测试。 3. 设计TO220自动测试分选机的分选模块程序，实现三极管分选功能。 4. 设计TO220自动测试分选机的人机界面模块程序，实现测试运行界面、分选程序界面、系统功能设置界面三大界面功能。

1.6 论文章节安排

本文分为八章：

第一章（即本章）为概述部分

第二章介绍TO220自动测试分选机整体设计及软件介绍

第三章介绍TO220自动测试分选机的送料模块的设计原理及程序。 第四章介绍TO220自动测试分选机的测试模块的设计原理及程序。 第五章介绍TO220自动测试分选机的分选模块的设计原理及程序。 第六章介绍TO220自动测试分选机的人机界面模块设计原理及程序。 第七章全文总结。

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第二章 TO220自动测试分选机测试原理分析

2.1 自动测试分选机简介

电子工业的基础是电子元器件。而电子元器件的发展依赖于原材料和生产设备的总体水平。在这方面，国内与国外还是差距比较远，其原因主要是设备和工艺的落后，而工艺是由设备来保证的。因此要大力发展中国的电子工业，关键在于设计和制造出能应用于新工艺、新材料的，符合我们国家国情要求（成本低、性能好）的自动化电子设备，这样才能不受制于发达国家，真正具有自我的造血功能。

现我公司自行设计的TO220自动测试分选机是集传统的振盘对料桶和新型料管对料管的两类自动分选机的优点，主要是针对现有两台自动料管测试分选机的一种补充，主要解决接触不良待确认和参数坏的产品再次测试，减少振盘对产品外观的磨损。该机型具有结构简单、成本低、产品外观好、性能好等优点。对于日后自主研发自动条管测试分选机具有一定的参考价值。

2.2 自动测试分选机的发展

我公司早在二十世纪九十年代初期，引进了日本TESEC电子公司的两台自动测试分选机，分别是TO126和TO220的振盘对料桶的自动测试分选机。测试速度达到4000个/小时，测试导轨为直导轨，由气缸控制测试顶针、测试爪和测试座的动作，采用单片机控制。如图2-1所示。

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图2-1，TESEC TO220振盘对料桶自动测试分选机

到了九十年代末期，国内很多半导体制造厂抄袭国外先进的自动测试分选机，像绍兴觉龙电子研究所就对我公司这两台自动测试分选机进行研究，在此基础上对测试导轨和测试控制部分进行了改造，将直导轨改为斜导轨，由步进电机转动一圈来带动凸轮组控制测试顶针、测试座和测试爪的动作。在成本上有了很大节省，但是斜导轨的磨损比导轨快，且增加了测试误测率。测试速度达到了5000个/小时，采用工控机控制。如图2-2所示。

图2-2，觉龙TO-92振盘对料桶自动测试分选机

到了2005年，随着客户对三极管的外观和品质都提出了更高的要求，料管对料管的自动条管测试分选机已巍然成风，国内分选机制造商纷纷抄袭国外先进的自动条管测试分选机。绍兴觉龙电子研究所同样对日本TESEC电子公司的第一代的条管测试分选机进行仿造，采用传送皮带上装有42个传送块，测试完有了分类结果的三极管落入传送块中，系统控制传送块不停传动，到了所对应的料管，由电磁阀控制打开传送块出口，三极管自然落入对应料管。该机机械结构较为复杂，对维修要求很高。如图2-3所示。

图2-3，觉龙TO220料管对料管自动测试分选机

自动条管测试分选机经过2-3年的发展，TESEC公司又开发出8位料管的第二代自动条管分选机，汕头宇信对第二代机型进行充分的研究，开发出15位料管的自动条管测试分选机。如图2-4所示。采用伺服电机带动传送皮带上的滑块在直线导轨上高速移动代替42个传送块的不停传动。该机具有结构简单，速度快，易于维修的特点。但是高端客户对三极管的分类要求逐渐加严，导致15位分类无法满足生产分类的需要，无法满足客户需要的产品必须复测筛选给其他低端客户。这类产品同样需要产品品质和外观的保证，所以为了填补这一机型的空白，需要我们自行增加料管对料桶的自动测试分选机来满足生产需求。

图2-4，汕头宇信TO220料管对料管自动测试分选机

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2.3 TO220自动测试分选机的硬件结构

TO220自动测试分选机结构主要有料管自动送料装置，三极管自动测试装置，三极管自动分选装置三部分组成，并在工业PC机的统一控制下完成一系列的规范化的动作。值得一提的是，自动测试分选机必须分立器件全自动测试系统联合运行才能完整地实现上料—测试—分选的整个过程。其中前者完成的是模拟人工插装电子元器件的过程，而后者则实现了对元器件对多个电参数进行一次性的测量的过程。

2.3.1 料管自动送料装置

料管自动送料装置主要由料管槽和夹管装置组成。料管槽内的料管被气缸推出，置于上料位置，传感器感应到料管，夹管装置夹住料管抬升至进料口，三极管从进料口进入斜导轨。

2.3.2 三极管自动测试装置

进入斜导轨的三极管在圆弧轨道处由测试顶针的动作来一一顺序进入缓冲轨道，并排列整齐。完成步骤：

把来自料管内的三极管引入缓冲轨道，进行连续测试。

三极管进入第一测试工位，将三极管的电极引出，并由分选机控制系统向开关时间自动测试系统发出“被测元件已到位并准备就绪，可以开始进行电参数测试”的Test Request 信号。

开关时间自动测试系统完成当前被测试器件（DUT）的电参数测试后，打开挡销，进入第二测试工位，将三极管的电极引出，并由分选机控制系统向常规参数自动测试系统发出“被测元件已到位并准备就绪，可以开始进行电参数测试”的Test Request 信号。

常规参数自动测试系统完成当前被测试器件（DUT）的电参数测试后，打开挡销，送入第三部分进入三极管分选。

同时为下一个DUT作准备。

2.3.3 三极管自动分选装置

三极管的分选是测试分选机的最终最主要的目的。它所要完成的是把一堆混

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乱的三极管，依据开关时间自动测试系统和常规参数自动测试系统的测试结果根据事先调用的分选程序进行自动分类。分类命令是由测试系统发出的，测试分选机是执行机构，完成实际的分选动作。TO220自动测试分选机最多可以分25类（0-24）。它有25个分类料桶，其中0类是供分选系统自己用的，用于处理一些异常的分选结果，如卡管、堵塞排料等等。

如图2-6所示，分选装置主要有三部分组成。A.是25个分类料桶。用于存放分选好的三极管。B.是分选马道，用于运送DUT到指定料桶。C.是分选用的输送管。用于把来自“电极引出装置”的DUT导入相应的分选料桶。

当分选装置接收到来自测试系统的分选号（比如12）时，分选装置控制分选马道从当前位置（如果9号箱）转到相应的分选料桶（12号）。为了确认转动的角度和位置是否正确。在步进电机的下部有一个编码盘。只有当编码盘得到对应分类号的编码数据后，才认为当前分选到位并准确。否则认为出错并报警。同时作出了异常处理，使其强行转到0号箱。

TO220自动测试分选机的控制系统上设有三极管入管监测传感器。当三极管落入某一分类料桶时，传感器会发出传感信号，指示当前该分类料桶有DUT进入。若该箱与来自测试系统的分类号吻合则表示分类准确，否则表示分类出错。，有异常分选，此时分选机便会报警。

2.4 TO220自动测试分选机的控制软件

前面所述的硬件机构需要在软件的控制下才能完成设计者的意图，TO220自动测试分选机的系统软件是在工业计算机上开发的。考虑到是实时控制，选用WINDOWS 98作为实时操作系统平台。软件设计则是使用VISUAL C++ 6.0完成的。

本控制的软件的总体功能框图如图2-7所示:

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图2-5 控制软件总体功能框图

2.4.1 系统测试运行模块

这是自动测试分选机的核心模块。平时整机使用都处于本模块的监控之下，它把系统的三大硬件机构有机地统筹于一体，完成被测器件从散状态到分类完毕的整个过程。在每执行一次功能过程中，一旦有异常情况发生，本模块都会及时处理并报警。

各分类箱的计数统计、各主要传感器的当前状态，都可以在液晶显示器上都到实时的反映，操作者就可获得一系列重要的数据。

2.4.2 系统测试分选程序模块

这是自动测试分选机运行前必备的。平时工艺员根据客户的参数要求，针对常规参数的分类和开关时间的分类进行组合，制定对应产品的分选程序，按照程序的设置，在对应的料桶得到客户所需要参数的产品。平时操作员只需在运行前首先调用对应产品的分选程序即可，自动测试分选机便按照分选程序的逻辑性完成分类。

2.4.3 系统功能设置模块

在该模块下，可实现以下功能的设置: 每桶箱满数量的设置 与测试系统联机信号的设置

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2.5 自动测试系统介绍

2.5.1 开关时间自动测试系统介绍

开关时间测试原理：

图2-6，开关时间测试原理图

如图2-6所示，在三极管基极上加上一个方波，当A点为高电平时，三极管导通；当A点为低电平时，三极管截止。A点与B点的波形关系如图2-7：

A B td tr ts tf 图2-7，开关时间测试时序图

其中，td:延迟时间 tr:上升时间 ts:存储时间 tf:下降时间 td+tr=ton 为开启时间

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4.4.10 测试模块结束程序设计

bool CActTester::End(void) { }

if ( CActTester::Reset() ){ // 复位测试系统 }

return false; // 异常

return true; // 操作正常

4.4.11 测试模块错误检测程序设计

void CActTester::ErrCheck(void) { }

switch ( run ) { case 0:

errstr = _T(\break;

errstr = _T(\联机超时\break;

errstr = _T(\联机信号出错\break;

case 0xe1:

case 0xee:

case 0xef: default: }

errstr = _T(\未知错误\break;

22

第四章 TO220自动测试分选机测试模块设计与实现

4.4.12 测试模块运行控制程序设计

int CActTester::Run(void) {

if ( run != 0xff){ // 非测试结束 }

if ( time >= DELAY_TESTERROR ){ // 超时 }

switch ( run ) { case 0:

break;

// 第1步,复位

time = 0;

if ( CActTester::Reset() ){ // 正常复位 } else { } break;

// 第2步,初始化

if ( CActTester::Initialize() ){ // 正常初始化 } else { } break;

22

time += DELAY_LOOP;

CActTester::Disable(); err = 0xe1;

// 根据当前状态进行指定操作

case 1:

run = 2; // 进行初始化

err = 0xee;

case 2:

run = 3; // 开始测试

err = 0xee;

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case 3: } return run;

} else { } break;

// 第3步,开始测试

// 测试速开始

if ( CActTester::StartUp() ){

run = 4; // 读取结果

err = 0xee;

case 4:

} else { } break;

// 第4步,读取结果

if ( CActTester::ReadResult() ){ // 正常读取测试结果

run = 5; // 结束测试 return 0xdd; // 显示信息

err = 0xee;

case 5:

} else { } break; break;

// 第5步,测试结束

if ( CActTester::End() ){ // 正常结束测试

run = 0xff;

err = 0xee;

case 0xff : default :

err = 0xef; // 未定义错误 break;

24

第四章 TO220自动测试分选机测试模块设计与实现

}

4.5 本章小结

本章主要实现了自动测试分选机的测试功能程序设计，该模块主要要与测试系统配合，设计了读入控制信号，读入测试结果，输出控制信号，输出电平定义，禁用测试，测试模块复位、初始化、开始测试、读取结果，结束，错误检测、运行控制这一系列程序。

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第五章 TO220自动测试分选机分选模块设计与实现

5.1 分选模块设计原理与思路 5.1.1 分选模块设计思路

分选电机转一圈1000步，总共25个料桶，每个料桶对应转40步。根据TS测试系统和JUNO测试系统读取的测试结果，根据分选程序得出目标料桶号，根据当前料桶号和目标料桶号计算出分选电机转距和转动方向。

5.1.2 电机转动算法

电机转动算法：

1正转料桶数＝(目标料桶号＋25－当前料桶号)%． 2.若当前料桶号＝目标料桶号，则电机保持不动． 3.正转料桶数＞12，则反转．

电机正转步数＝正转料桶数×40－缓冲步数 电机反转步数＝（25－正转料桶数） ×40-缓冲步数 电机步距数高字节＝转动脉冲数/256 电机步距数低字节＝转动脉冲数%6

注：缓冲步数=10，由于数据总线只有8位，电机步距数可能超过256，所以对电机步距数分高、低字节传输。

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链接器负责将目标程序进行连接，生成可执行的程序。 图3-1详细地描述了常见Windows应用程序开发的过程。

图3-1 Windows 应用程序开发的过程

2.7 本章小结

本章主要介绍了自动测试分选机诞生的历史背景，我国半导体行业发展的现状以及开发软件工具VISUAL C++ 6.0的软件介绍。随着我公司不同时期的发展，自动测试分选机也是随之更新换代，不断发展以适应市场的需求。通过对自动测试分选机的硬件结构和控制软件的介绍，充分了解自动测试分选机的工作原理，以及对自动测试系统的介绍，了解到在自动测试系统的配合下，自动测试分选机才能联机运行，实现自动测试分选的功能。

2

第四章 系统架构

第三章 TO220自动测试分选机送料模块

3.1 设计原理和思路

1. 开机初始化，将所有气缸状态控制字置0。

2. 检测所有传感器状态，判断当前动作状态，若状态有误，送料模块停止并报警。

3. 若状态正常，跳入对应运行步骤。

3.2 功能分析

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3.3 设计原理图

3.4 送料模块函数定义

typedef struct VALVE{

char _null:5; bool turn:1; bool push:1; bool kick:1;

// 翻转气缸 // 推管气缸 // 踢管气缸

}VALVE;

typedef struct SENSOR{

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第四章 系统架构

char _null:5; bool portal:1; bool pipef:1; bool inpipe:1;

// 入管口

// 装管位是否有条管 // 轨道满B传感器

}SENSOR; VALVE valve; SENSOR sensor;

// 气缸控制字 // 传感器

3.5 送料模块程序设计

3.5.1 送料模块推管推出控制程序

功能分析：

如果未开启送料按钮，则停止送料；如果踢管踢出或翻转气缸上，停机

报警；如果入管口有料,卡管，停机报警。

如果前三个条件判断通过，则推管气缸推出。

程序设计：

bool CActLoad::PushOut(void) {

// 推管推出

if ( unload ){ }

run = 0;

// 未开启送料

// 停止送料

if ( valve.kick || valve.turn ){ // 踢管踢出或翻转气缸上 }

else if ( CActLoad::IfPortalBlock() ){ // 入管口有料,卡管 }

else if ( !valve.push ){

// 未推出

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err = 0xe1;

err = 0xe2;

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}

}

valve.push = 1; return true;

// 推出

valvechange = true; // 气缸状态发生变化

// 状态正常,执行操作

return false; // 不需要执行操作或状态异常

3.5.2 送料模块踢管踢出程序设计

功能分析：

如果推管未推出或翻转气缸上，停机报警。如果前一个条件判断通过，则踢管气缸踢出。

程序设计：

bool CActLoad::KickOut(void) { }

if ( !valve.push || valve.turn ){ // 推管未推出或翻转气缸上 }

else if ( !valve.kick ){ }

return false;

// 不需要执行操作或状态异常

valve.kick = 0; return true;

// 未踢出 // 踢出

err = 0xe3;

// 踢管踢出

valvechange = true; // 气缸状态发生变化

// 状态正常,执行操作

3.5.3 送料模块踢管退回程序设计

bool CActLoad::KickBack(void) {

// 踢管退回

if ( valve.kick ){

// 未退回

// 退回

valve.kick = 1;

valvechange = true; // 气缸状态发生变化

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}

} else { } return true;

err = 0xee; return false;

3.5.12 送料模块运行控制程序设计

设计思想：

控制模块周期执行，根据run变量的值进入。

int CActLoad::Run(void) {

if ( !err && run ){

time += DELAY_LOOP; switch( run ) { case 1:

}

else if ( time >= delay_load[0] ){ // 第1步完成 } break;

// 第2步

// 装管位有管

// 重试次数设为0

if ( CActLoad::IfInPipe() ){

retry = 0; time = 0; run = 2; return 0xf1;

// 转入第2步

// 第1步

// 推管气缸出

if ( CActLoad::PushOut() ){

time = 0;

case 2:

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第四章 系统架构

}

if ( KickOut() ){ }

time = 0;

// 踢管气缸踢出

else if ( time >= delay_load[1] ){ }

// 装管位无管

// 重试计数增加

time = 0; run = 3; return 0xf2;

// 转入第3步

// 第2步完成

else { } break;

++ retry; time = 0; run = 5;

//

// 直接跳到第5步

case 3:

}

// 第3步

// 踢管气缸回

if ( CActLoad::KickBack() ){

time = 0;

else if ( time >= delay_load[2] ){ } break;

// 第4步

if ( CActLoad::TurnUp() ){ }

else if ( time >= delay_load[3] ){

time = 0; run = 5;

// 转入第5步

22

// 第3步完成

time = 0; run = 4; return 0xf3;

// 转入第4步

case 4:

// 翻转气缸上

time = 0;

// 第4步完成

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}

return 0xf4;

break;

// 第5步

// 推管气缸回

if ( CActLoad::PushBack() ){ }

else if ( time >= delay_load[4] ){ } break;

// 第6步

// 翻转气缸下

if ( CActLoad::TurnDown() ){ }

else if ( time >= delay_load[5] ){ } break;

if ( !CActLoad::StateCheck() ){ } break;

// 已装好料

// 导轨满

if ( CActLoad::IfPipeFull() ){ }

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case 5:

time = 0;

// 第5步完成

time = 0;

retry ? run = 1 : run = 0xff ; // 重试?下一步尝试:已装好料 return 0xdd;

// 要求显示信息

case 6:

time = 0;

// 第6步完成

// 不装料?停止:继续

time = 0;

unload ? run = 0xff : run = 1; return 0xf6;

case 0xf0:

// 状态出错

run = 0;

case 0xff:

time = 0;

第四章 系统架构

}

}

}

else if ( time >= 2500 ){ } break; err = 0xef; break;

run = 6; return 0xdd;

// 导轨不满超过2500ms

// 转入第6步

// 要求显示信息

default :

if ( valvechange ){ }

// 气缸状态有变化

// 输出气缸状态

CActLoad::ChangeValve();

return run; // 返回当前运行状态

3.6 本章小结

本章主要从系统功能上对自动送料模块进行全面设计，对每一个子系统的总体功能进行了设计，得到了每一个子系统的功能及实现的方法。从人工在装料槽装好料管开始，按顺序设计了推管推出，踢管踢出，踢管退回，翻转气缸上，推管退回，翻转气缸下这一系列的动作程序，并相应设计了错误状态检测，装管位是否有管，轨道是否已满，气阀动作，状态检测,判断当前送料部分工作状态，运行控制程序来实时判断当前运行状态。根据当前步骤，来控制下一步骤。

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第四章 TO220自动测试分选机测试模块设计与实现

4.1 设计思路

三极管经过导轨，由气缸和传感器配合动作，检测落入测试工位，分选机对测试系统发出测试请求信号，等待测试系统测试，测试结束反馈分类信号，气缸再动作，三极管落入下一工位测试。

Clear:对站板缓冲器清零 Enable:使能 Start:测试请求信号

4.2 设计原理图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5qov.html