TO220自动测试分选机软件研发与人机界面设计Word下载.docx

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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意。

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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。

（的学位论文在解密后应遵守此规定）

导师签名：

日期：

年月

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VISUALC++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VISUALC++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VISUALC++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VISUALC++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，VISUALC++6.0

ABSTRACT

Handlerhasbecomeatestdiscretepackagingandtestingprocessafterthemaintestequipment.AsthepaceofChina'

ssemiconductorindustrylateinthepast,mostdomesticenterprisestouseinefficientandslowtestingmanually,andnowbasicallyusethefastandreliableautomaticsortingmachinetoreplacemanualtestingmanualtesting.Howtoimprovetestspeedandreliabilityhasalwaysbeeninthepast10years,sortingmachineautomaticallytestthecoreresearchareas.However,earlydevelopmentofthesemiconductorindustryabroadandimportedautomaticsortingmachineperformancetestingmaturebutveryexpensiveautomatictestseparatordomesticpriceslow,buthighfailurerate.

Inordertomeetthecompany'

srisingproductionthroughputandproductqualityandcustomerdemandfortheappearanceofdiversity,theresearchersproposedthedevelopmentofindependentproductionandfaster,moreaccuratetesting,maintenance,lowerfailurerateofhandler.Existinghandlerconsistsofvibratingplateonthehopperandfeedtubetotubetwocategories.Withthediscreteindustries,handleronthefuturedevelopmenttrendisexpectedtocontroltheautomatictestingofthefeedtubesortingmachine,becausethedesignisconsistentwithtestspeed,testreliability,theproductlooksgoodrequirements.Idesignedanddevelopedthecompanyisexpectedtocontroltheautomatictestingofthebucketsortingmachineideaisbasedonthefirsttwosortingmachineautomaticallytestbasedontheproposeddesign,bothadvantagesofthetwoclasses,andthesub-existinghanldlerforasupplement.

Nowforhigh-endcustomers,generallyusingthetubeoftheautomatictesttubesortertest,thepurposeistoensurethequalityandappearanceofthetransistor;

forregularcustomers,usethevibrationplatetothehopperoftheautomatictestsortingtest.Theretestofthetriodetubeisnocorrespondingtestautomatedtestseparator,inordertofillthisgap,itwassuggestedthatR&

Dtubetothehopperoftheautomatictestseparator.Thisarticlewilldoin-depthstudyinthisregard,butalsoforfutureR&

Dtubetothetubeinahandlertestbasis.

Thisarticlereadsasfollows:

1.Introductionsortingmachineautomaticallytesthistory,andnowthedesignanddevelopmentoftheTO220sortingmachineinthemechanicalsystemsandelectricalsystems,automatictestseparatorontheworkingprincipleareexplained.

2.BasedVISUALC++6.0programming,developinghandlerfeedingmodulethattubefeedingfunction.

3.VISUALC++6.0-basedprogramming,R&

Dsortingmachineautomaticallytestingthetestmodule,implementedandtestedsystemforthetests.

4.VISUALC++6.0-basedprogramming,R&

Dtestingsortingmachineautomaticallysortingmodulethattransistorsortingfunction.

5.VISUALC++6.0-basedprogramming,AutomatedTestSeparatorR&

Dman-machineinterfacemodule,theinterfaceoftestruns,sortingprograminterface,thesystemfeaturesthreeinterfacefeaturessetupinterface.

Keywords:

transistor,handler,VISUALC++6.0

第1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，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。

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。

本研究课题是深爱半导体单位自拟课题,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TESEC8117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，国外设备制造商逐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。

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。

第2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。

图2-1，TESECTO220振盘对料桶自动测试分选机

到了九十年代末期，国很多半导体制造厂抄袭国外先进的自动测试分选机，像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，国分选机制造商纷纷抄袭国外先进的自动条管测试分选机。

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，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，宇信TO220料管对料管自动测试分选机

2.3TO220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TestRequest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TestRequest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