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J750測試系統穩定性分析

作者:張桂玉,任希慶時間:2020-06-29來源:電子產品世界收藏

  張桂玉,任希慶(安普德(天津)科技股份有限公司,天津 300384)

本文引用地址:http://www.5nmn.com/article/202006/414846.htm

  摘 要:是一種超大規模邏輯及存儲器件。本文通過一系列的數據采集,同時應用統計學的分析方法,借助于統計分析軟件,分別對采集到的數據進行了分析,從而得到的一些性能參數,進而可以分析出測試系統的。通過這一系列分析后,可以找到影響生產率的各種因素,大大提高測試系統的工作效率,縮短產品的復測時間,提高良品率,提高測試的準確率,進而提高生產率。

  關鍵詞:;測試系統;

  0 引言

  目前數字測試中使用最多的就是Teradyne的超大規模測試系統[1]。由于同一種產品在不同的測試系統上測試可能會存在差異,甚至在同一測試系統中,由不同的人操作都可能有差異,因此需要在生產過程中的一些固定時間段中適時地采集一些數據,將這些數據利用等分析軟件,應用統計學上的知識進行統計分析。

  本文主要從兩方面對測試系統的進行了研究,第一種是從所有的J750測試系統中隨機地選出4臺測試系統,然后輸入電壓,測試輸出電流的大小,通過測量值與理論值的比較來分析這4臺測試系統的穩定性和差異性;第二種是隨機選擇3名操作員,在同一臺測試系統上對10個樣本進行測試分析,來研究同一臺測試系統由不同的操作員操作所產生的差異。

  1 數據采集

  1.1 J750測試系統穩定性研究數據采集

  1.1.1 概述

  在對J750測試系統穩定性的研究中,筆者從30多臺測試系統中隨機選擇了4臺作為研究對象,并以這4臺系統中的板載參數測量單元(BPMU)為研究對象,分別將10個2 kΩ的電阻焊接在64通道的通道板的第1~第10個通道與地線之間(通過1個空的測試板),輸入一定的電流之后分別測量2 V、5 V、10 V以及24 V電壓的讀數范圍,并應用Minitab分析軟件分析測量數據[2]

  由于是隨機選擇了4臺測試系統,因此經過這一系列的定性與定量分析之后,就可以估計出所有測試系統的測量穩定性。

  1.1.2 步驟

  J750測試系統穩定性研究的數據采集主要由以下幾個步驟完成。

  1)在進行采集數據之前,首先應當確定分析的對象。采用抽簽的方式,隨機地從30多臺系統中抽取了4臺作為研究對象,分別標記為J750-04、J750-15、J750-38和J750-40。

  2)選擇板載參數測量單元作為研究對象,標記它在J750的64通道板上的位置。

  3)分別在通道板的第1~第10個通道與地線之間,通過空的測試板連接10個2 kΩ的電阻,同時在IG-XL軟件中設置好相應的電阻數值。

  4)通過IG-XL的數據工具[3] (Data Tools)分別向系統中編程輸入需要測試的4種電壓的電流、電壓等相關參數。

  5)應用IG-XL以及Minitab軟件運行上述程序,并得到這4臺系統的測試數值。

  1.2 量具的重復性和重現性(Gage R&R)研究數據采集

  1.2.1 概述

  在量具的重復性和重現性研究數據分析中,采用了均值/區間的方法(The Average/Range Method)。該方法可以同時得出對測試系統的重復性差異和重現性差異,運用這種方法進行數據采集,采用以下格式完成:3名操作員分別以測試10個樣本為1個周期,循環測試3次。

  1.2.2 步驟

  量具的重復性和重現性(Gage R&R)研究數據采集主要由以下幾步完成。

  1) 選擇3名操作員A,B,C,并選出10個分別從1~10標有標簽的樣本,同時保證3名操作員看不到這些標簽,從而使得這些樣本對于這3名操作員來說是隨機排列的。

  2) 在第1個循環周期,讓第1名操作員A以隨機的順序測量這10個樣本,同時讓另外一個觀察者記錄這10個數據并填入標準表格中。

  3) 操作員A對這10個樣本進行第2個循環的測量并記錄測量值。

  4) 操作員B和C循環步驟2和步驟3。

  5) 循環步驟2~4共3次。

  2 數據分析

  2.1 數據分析的目的

  在采集完數據以后,接下來的工作就是對這些數據進行分析。數據分析的目的是通過一定的分析程序,應用統計學的分析方法來計算和分析測試系統的一些特性,比如系統的偏差、穩定度、線性度以及精確度等,進而更好地了解系統的性能,在杜絕性能隱患的同時,又可以提高系統的穩定性[4]

  2.2 數據分析步驟

  2.2.1 J750測試系統穩定性的研究數據分析

  主要由以下幾個步驟組成。

  1) 首先檢查得到的數據是否有效。對于系統的穩定性分析,這4臺系統的每1臺測得的數值都會是在1個區間里浮動的,因此首先要比較這4臺系統數值浮動的區間是否一致,如果一致才可以繼續向下分析它們的穩定性,否則必須重新采集數據。對于判斷是否一致,可以由P-Value來決定,如果P-Value>0.5,它們就是一致的,反之則不一致。這4臺系統的P-Value計算如圖1所示。

1594260661413177.jpg

  由圖1可以看出,P-Value>0.5,因此這4臺系統的置信區間是一致的。

  2) 分析假設。假設這4臺系統測得數值的平均值都是一樣的,則它的對立假設就是任意2個系統的平均值都不是一致的,用數學公式表達如下:

微信截圖_20200709100914.jpg

  3) 根據上述假設,計算它們的P-Value值為:0.000,即并不是所有系統的平均值都是一樣的:

1594260686330688.jpg

  這也就說明這4臺系統的穩定性都不一致。但是事實真是如此嗎?其實在分析時還有1個因素我們必須考慮,這就是系統誤差。對于任何測試系統,本身都有一定的誤差,因此我們就需要將測得的數據與這個系統本身的誤差相比較,看看考慮系統誤差以后,測量值是否在其范圍之內。

  4) J750測試系統對于BPMU的輸入電流測量電壓的誤差范圍為:

1594260704944629.jpg

  同時考慮到電壓和電流的因素,則總的參數范圍應該是于是

微信截圖_20200709100932.jpg

  對于測量值為1 V的channel 1來說,總的平均值應該是0.997 62 V,如圖2所示。

1594260740980892.jpg

  這樣,考慮系統本身誤差之后,系統對于2 V電壓讀數范圍應該是:

  (0.992 74,1.002 5)

  而對于2 V電壓的測量來說,這4臺系統的讀數分別是:

  J750-04 CI for Mean is (0.998 06, 0.998 11)

  J750-15 CI for Mean is (0.997 23, 0.997 28)

  J750-39 CI for Mean is (0.997 89, 0.997 94)

  J750-40 CI for Mean is (0.998 06, 0.998 11)

  因此,這4臺系統都在系統要求的范圍之內,這4臺系統是穩定的。

  2.2.2 量具的重復性和重現性研究數據分析[5]

  1)重現性(Reproducibility)差異分析

  ①對于操作員A的測量數據,將第1個循環10件樣本的數值相加,并除以10,來取得其平均值,將該值填入AVG表格中。

  ②重復計算第2和第3個循環的平均值并填入表格。

  ③將所有3個循環的平均值相加,并除以3,得到操作員A的方差。

  ④按照上述1~3的順序填入操作員B和C的數值。

  ⑤比較A、B、C三名操作員測量值的平均值的大小,并標出最小值XMIN和最大值XMAX

  ⑥計算XDIF=XMAX-XMIN,并填入相應的表格中。

  2)設備偏差(Part Variation)分析

  ①將操作員A,B,C對樣本1的測量數值相加,并填入表格。

  ②將樣本1在上一步所得的數值除以9(樣本1總被測量次數),得出其平均值。

  ③依上述方法計算其余9個樣本的平均值。

  ④將這10個平均值中的最大值減去最小值,得到樣本分區。

  3)重復性(Repeatability)差異分析

  ①在操作員A欄中,將樣本1的3次讀數中的最大值減去最小值,得到操作員A對于樣本1的數值區間R。

  ②按照上一步的方法依次計算操作員A對于其他9個樣本的樣本區間。

  ③將1和2步所得到的操作員A對于10個樣本的樣本區間相加,并除以10,得到操作員A的平均樣本區間,記作RA并填入表格。

  ④按照1~3的方法分別計算操作員B和C的平均樣本區間,并分別記為RB和RC

  ⑤計算3名操作員的平均區間:R=(RA+RB+RC)/3。

  ⑥將R與D4(可以從表格中得到)相乘,以求得區間的上限值UCL(R)(Upper Control Limit)。

  ⑦檢查3名操作員對于每件樣本讀數的區間,對超過UCL的數值做標記,并對其進行更正,這時就需要進行以下二種措施中的一種:

  (A) 將該操作員對這10個樣本進行重新測試讀數,并計算各個數值。

  (B) 放棄這些讀數,重新求其平均值,并重新確定數值區間。

  所有的上述步驟完成,并保證每個樣本的區間都不超過UCL之后,接著進行以下步驟以求得總體偏差(Total Variations)。

  計算重復性偏差(設備偏差,EV),重現性偏差(測量者偏差,AV),復合R&R數值,設備間偏差(PV)以及總體偏差(TV)并填入相應表格中。

  計算%EV,%AV以及%PV作為總體偏差TV的百分值。其中:

  EV= R×K1

  SQRE [(XDIF×K2)2-EV2/nr]

  PV=RP×K3

  TV=SQRE[R&R2+PV2]

  經過上述分析計算之后,我們就可以最終求得復合R&R值了:

  R&R=SQRE [EV2+AV2]

      %R&R=100 (R&R/TV)

  當%R&R的值小于10%時,可以認為這臺系統是穩定的。經過上述分析可以發現,J750-19系統的%R&R數值均小于10%,也就是說該測試系統是穩定的[4]

  3 結論

  本文主要從兩方面對測試系統的穩定性進行了研究,第1種是通過測量值與理論值的比較來分析這4臺測試系統的穩定性和差異性;第2種是研究同一臺測試系統由不同的操作員操作所產生的差異。在數據分析過程中,我們用Minitab數據分析軟件把收集到的一些系統數據輸入到Minitab中,它以自己特定的圖形顯示工具直觀地顯示出4臺測試系統之間的差異,從而分析其各自的穩定性。

  參考文獻:

  [1] J750服務手冊[Z].泰瑞達公司,1999:5-30.

  [2] Minitab分析理論[Z].MINITAB Inc,2004: 5-18.

  [3] IG-XL測試分析手冊[Z].泰瑞達公司,1999: 4-58.

  [4] 測試系統分析[Z].摩托羅拉公司,2001:01-46.

  [5] 測試系統質量認證工序[Z].摩托羅拉公司,2002: 2-10.

  (注:本文來源于科技期刊《電子產品世界》2020年第07期第85頁,歡迎您寫論文時引用,并注明出處。)



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