ICテスターの開発
NI-SwitchをLabVIEW Real-Timeで使用したICテスターの開発
過去、ペリテックが開発したICテスターの開発事例を紹介します。
背景
電子部品メーカー様より電子部品・耐久試験機、開発の引き合いがありました。この試験装置は耐久試験で行うパルス幅計測と部品の抵抗値、駆動電圧値、設定電圧値の計測を行います。通常この種の試験は市販のICテスターを使うのが一般的です。しかし今回、ICテスターは数千万円と高価なのと、その一部の機能しか必要ないので、ICテスターの10分の1の費用で作れないかとの御相談でした。弊社はPXIとNI-SwitchでICテスターの置き換えの実績があるので、挑戦することにしました。
課題
- リアルタイム性
DUTに電圧印加と計測を一定間隔（最短30ms）でかつ最大１千万回の繰り返しを正確に保障する必要があります。その為マウス・キーボード・画面表示処理などによって試験タスクが中断されないことが要求されます。 - コンパクト性
電圧計測6箇所と抵抗計測4箇所の計測ポイントをスキャナーで切り替えて測定する必要があります。ノイズや測定精度を上げるため、最短距離で計測を行う必要があり、スキャナー、ケーブルを含めてコンパクトでなければなりません。 - パルス幅計測
コイル駆動後に発生する応答パルス幅の計測とコイル駆動状態確認の処理を30ms以内に行う必要があります。部品2個別々に駆動間隔が設定でき、かつ同時に試験するためこの処理は並列処理にすることが必須となります。これらが可能な計測ボードとドライバプログラムが必要です。 - 試験結果の保存と検索
試験結果はデータベース（Microsoft ACCESS）ファイルに保存し、試験結果の検索を測定日、ロット番号、シリアル番号、測定者、試験名で行えることが必要です。
システム構成
1．制御信号
- クロック出力（カウンタ2ch）
- 駆動パルス（デジタル出力2ビット）
- 駆動エラー信号（デジタル入力4ビット）
- ポジション（デジタル入力2ビット）
2．計測信号
- 駆動応答パルス幅（カウンタ4ch）
- 駆動回数カウント（カウンタ2ch）
- 応答電圧（2系統）
- リファレンス電圧（4系統）
- コイル抵抗（2系統）
- フォトインタラプタ抵抗（2系統）
ソリューション
- リアルタイム性
Windowsではリアルタイム性が劣るので、PXIシャーシにRTコントローラを搭載してLabVIEW Real-Time上で試験プログラムを動作させることにしました。RTコントローラにはマウス・キーボード・ディスプレイを接続せず、試験の状態表示と結果表示はLANで接続された制御PC側で行います。 - コンパクト性
LabVIEWからNI-Switch（スイッチモジュール）とNI-DMM（デジタルマルチメータ）がLabVIEW Real-Time上でサポートされました。このボードをPXIに搭載し、NI-Switchで計測ポイントを切り替えて、NI-DMMで抵抗値と電圧値を計測することにしました。開発当初、LabVIEWとLabVIEW Real-Timeモジュールは、日本語版がまだ出荷されていないため、英語版を使用することになりました。 - パルス幅計測
8チャンネルのカウンタボード（PXI-6602）をPXIに搭載して計測することにしました。このボードは最大32ビットのDIOも搭載しているため、駆動パルス（出力）やポジション（入力）をこのボードのみで処理することができます。また、カウンタボード（PXI-6602）は、8ビットグループではなく、ビット毎に入出力が設定できますので用途に応じて柔軟に対応できます。 - 試験結果の保存と検索
試験結果をデータベース（Microsoft ACCESS）に保存するため、データベースコネクティビティツールセットを採用いたしました。結果の検索はデータベースの検索機能を使用すれば、検索プログラムを作成する必要はなくなります。データベースコネクティビティツールセットをインストールすれば、データベース（Microsoft ACCESS）を操作するための関数がすべてLabVIEWの関数パレットに登録されます。
まとめ
NI-SwitchとNI-DMM、PXIを使用して、コンパクトでかつノイズに強い試験装置を開発することができました。特に今回NI-SwitchとNI-DMMがLabVIEW Real-Time上でサポートされましたのでICテスターを構成する時に必要とするパーツは全て揃ったことになります。これは従来のICテスターの必要な機能を、自作回路無しにNI製品群だけで構成することを意味します。同時に市販のICテスターの10分の1程度の費用で構成することができます。
