Micropross calibre son instrumentation de test de cartes à puce avec LabVIEW et le PXI

Author(s):
David Janssens - Micropross

Industry:
Electronics

Products:
Serial, Digital Multimeters, PXI/CompactPCI, Devices, LabVIEW, Switches

The Challenge:
Automatiser les opérations de calibration des cartes électroniques destinées au test des cartes à puce, pour gagner du temps et de la précision.

The Solution:
Réaliser une baie de calibration basée sur LabVIEW de National Instruments et la plate-forme d’instrumentation PXI.

Filiale du groupe Vintel basée à Lille, la société d’ingénierie Micropross évolue depuis sa création en 1979 dans l’univers de la programmation de composants, et plus particulièrement depuis quelques années dans la conception d’outils de test de cartes à puce et de terminaux. Leader mondial de ce marché, la société développe notamment des appareils et des systèmes modulaires pour la simulation, le test et le monitoring de cartes avec ou sans contact, en laboratoire comme en production. Les principaux clients sont des fabricants de cartes à puce comme Gemalto ou encore Oberthur (50 % des cartes produites dans le monde sont testées avec les technologies de Micropross) et des fabricants de puces comme Atmel, Sony, Samsung, Infineon et Freescale Semiconductor.
La société a opté pour une stratégie d’intégration totale, avec un bureau d’études et un bureau des méthodes et d’industrialisation pour garantir une qualité totale.

L’homogénéité logicielle au service de la traçabilité
Les cartes électroniques qui composent les appareils et les systèmes modulaires de Micropross, comme la gamme MP300, sont extrêmement denses et dotées de technologies avancées (les 5 000 unités produites par an représentent environ 2,5 millions de composants). Elles suivent un processus classique de conception et de fabrication, suivi d’une inspection optique, d’un test électrique et fonctionnel, d’un déverminage et d’une calibration… le tout avec une traçabilité totale assurée par l’homogénéité logicielle des applications, reliées en réseau à des bases de données.

Tous les moyens de test, de déverminage et de calibration sont développés au sein du département Méthodes. Pour cette partie, nous avons décidé de développer toutes nos applications logicielles (MP-Test et MP-Calibration, notamment) en langage graphique NI LabVIEW, par souci d’homogénéité d'abord. Chaque carte sortie de production est d’abord soumise à des tests électriques et fonctionnels avec MP-Test en utilisant un multimètre de table et un appareil de commutation maison pilotés en liaison série.

Des instruments PXI pour assurer la précision des mesures
Lorsque les tests électriques et fonctionnels ont été effectués, chaque carte passe en étuve pour le déverminage, puis en phase de calibration. Sachant que la plupart de ces cartes ont pour fonction de mesurer des ponts, des tensions et des courants sur des cartes à puce, il est nécessaire de calibrer plusieurs convertisseurs numériques/analogiques, pour garantir des précisions élevées. Les tensions
mesurées descendent jusqu’à 20 mV, voire quelques microvolts pour les mesures de pont. Cela suppose d’utiliser une instrumentation de haute précision, pour mesurer notamment des temps de montée et de descente, des tensions, des fréquences, etc., à différentes gammes.
C’est pourquoi nous avons opté pour une plate-forme d’instrumentation PXI, qui intègre un contrôleur embarqué, un oscilloscope NI PXI-5114, un multimètre NI PXI-4071 ainsi que deux matrices de commutation (pour les opérations avec et sans contact) : un NI PXI-2532 et un PXI-2690 tierce
partie. Associé à un châssis Micropross où sont insérées les cartes à calibrer, le châssis PXI est piloté par l’application MP-Calibration développée sous LabVIEW.

Le choix de LabVIEW s’est imposé de lui-même car nous avions besoin d’un environnement logiciel qui soit non seulement homogène, mais également bien adapté à l’instrumentation, capable de répondre aux différents besoins du département et offrant une grande facilité de programmation.
Nous avons d’ailleurs pu développer nous-mêmes les drivers de nos cartes pour les intégrer dans les applications LabVIEW qui sont ainsi capables de communiquer avec nos produits de la même façon qu’avec les instruments qui servent à les calibrer. En l’occurrence, nous avons choisi un pilotage en TCP/IP.

Une calibration beaucoup plus rapide et plus précise
Auparavant, la calibration se faisait “sur table”, avec une station basée sur un multimètre 5 chiffres 1/2 piloté en liaison série. L’application était développée en C. Cette station de laboratoire nous permettait uniquement de traiter une carte à la fois, et le processus de calibration prenait beaucoup de temps. Pour passer d’une carte à l’autre, il fallait tout débrancher, rebrancher et attendre une demi-heure de temps de chauffe pour relancer le processus de calibration. Avec notre nouvelle baie automatisée, nous bénéficions d’abord d’une précision bien meilleure puisque le multimètre NI PXI-4071 offre une résolution de 7 chiffres 1/2. En outre, comme les mesures sont effectuées rapidement au sein de la plate-forme PXI, les calibrations sont effectuées beaucoup plus rapidement (le temps de calibration a été divisé par 3).Mais le gain de temps est surtout sensible sur l’économie de manipulation et de temps de chauffe car le système passe automatiquement d’une carte à l’autre. Ainsi, l’automatisation de l'application de chauffe nous permet, en une demiheure, de calibrer 16 produits au lieu d’un seul auparavant.
Enfin, compte tenu du fait qu’il nous faut régulièrement adapter l’application aux évolutions de nos modèles, le recours à la programmation graphique nous fait, là aussi, gagner un temps précieux.Autre avantage non négligeable : avec ce type de baie automatique, nous pouvons lancer les procédures de calibration le soir, et nous n’avons plus qu’à récupérer le lendemain matin les rapports complets générés automatiquement par l’application. À noter également que nous proposons des stations de calibration pour nos clients qui ont besoin de recalibrer les cartes de façon régulière. Ces stations sont fournies avec des exécutables LabVIEW.

Une baie d’endurance pilotée à terme sous LabVIEW
Nous sommes actuellement en train de développer une baie d’endurance, qui sera également pilotée sous LabVIEW et qui nous permettra de lancer, en cours de déverminage, des opérations de communication avec nos cartes, elles-mêmes reliées à des cartes à puce. Nous pourrons ainsi vérifier qu’elles fonctionnent correctement dans un environnement réaliste extrême. Généralisé
dans le département Méthodes où il a fait maintenant ses preuves, LabVIEW entre aussi peu à peu en R&D, en concurrence avec le langage C à la base des applications existantes. Nous avons d’ailleurs recruté un ingénieur formé à la programmation graphique, qui sera chargé notamment de développer
sous LabVIEW un logiciel appelé MP-Scope pour les besoins du laboratoire de R&D.

Août 2007

Author Information:
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David Janssens
Micropross
33, rue Gantois
Lille 59000
France
Tel: 03 20 74 66 30
Fax: 03 20 74 66 35
djanssens@micropross.vintel.eu

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