BGA256ピン(0.8mm)ピッチのソケット基板を設計

BGA256用のソケット基板を設計しています。

ターゲットとなるのはMAX10あたりでしょう。

この基板はお客様から真贋判定の依頼があって作っています。（なぜ、すでに作ってあるソケット基板に適合したICの検査依頼はこなくて、いまない基板の依頼ばかりくるのだろう）

このくらいの基板なら1日で設計できるようになってきました。

半導体テスタ「シン・IC」Type-Cの基板の分離

半導体テスタ「シン・IC」のType-C装置(2340ピンまで対応)の基板が届いたので、カッターで切って分離しています。

徹夜で作業です。

基板カッターとかロータリーカッターとかいろいろ試したのですが、普通の文房具のカッターを使ってVカットの溝を深くして手で折るというのが一番効率よくできました。2列くらい分離するとカッターの刃が劣化するのですが、カッターの替え刃を買っておいて次々と交換していけばいいのです。

できたぜ子基板416枚、26モジュール！

シン・IC Type-CのボトムボードをJLCPCBに発注

JLCPCBに半導体真贋判定装置シン・IC Type-Cのボトムボードを発注しました。

横のサイズが45cmくらいある大きな基板です。

<追記>

11月11日(土)の15時ごろに24時間コースで出図したのですが、なんだか反応が遅くって、製造開始されたのは13日でした。

24時間とはいったい・・・

ちなみに、製造完了して出荷されたのは15日なのですが、JLCPCBは15日に出荷してDHLが受け取ったのが17日。ここでもタイムラグが2日あります。届いたのは20日(月)でした。

「なぜ15日に出荷したと通知があったのにDHLが受け取ったのが17日なのだ？さては忘れてたのか？」とメールで聞いたら、JLCPCBからDHLの集荷場所に送るのに時間がかかったとのこと。何をいっているのか分かりませんが、私にもわかりません。

24時間とはいったい・・・

まぁ、展示会に間に合ったのだからヨシとしましょう。全部で210ドルくらいなので。

海外の業者なんて表示されている納期はベストエフォートです。

シンIC Type-Aの筐体を作成

業者さんから「シンIC Type-A」の筐体パネルが届いたので組み立てています。

柱はミスミのフレーム。

ここで痛恨の一撃。

ネジ穴の位置がずれてる。

シンICのType-Cベースボードが届いた

半導体真贋判定装置「シンIC」のType-Cベースボードが届きました。

40cmくらいある大きい基板です。

なんだか半導体検査装置っぽくなってきましたね。

「シンIC」Type-Cの子基板の実装が上がってきた

半導体検査装置「シンIC」Type-Cの子基板の実装が上がってきました。

こんなのがぶわーっと並ぶ壮観な風景です。

ここに全部で1万9000個くらいのFETスイッチが並んでいます。

並べると畳一畳くらいの面積になります

IC真贋判定装置で様々なFPGA/CPLDを試す

IC真贋判定装置を開発しています。

今日は144ピンのデバイスを中心に動作確認を行います。

この真ん中のソケットにFPGAやCPLD、マイコンを挿して、周囲にある大量のスイッチで電源やGNDを与えられるようになっています。

まずはSpartan-6のTQ144ピンです。型番はXC6SLX9-2TQ144C。

無事に認識されてバウンダリスキャンもできました。

HSWAPENというピンを操作すると、I/Oピンがプルダウンになったりオープンになったりするのが切り替えが見えて面白いと言えます。

次はALTERA(INTEL)のMAX5。型番は5M570ZT144C5Nです。

このように電源を与えるとJTAGでも認識され、バウンダリスキャンで操作した端子の状態と、IC検査装置で測った端子の電圧は一致するようになりました。

次はIntelのCyclone4。

Cyclone4のQFP144ピンパッケージは裏面にEパッドという145本目のパッドがあります。実は、このパッドは内部で他のGNDにつながっていないようなので、GNDに接続してやらなければなりません。そのため、ソケット基板を改良してラッピングワイヤで作ったバネでEパッドに接触させるようにしたら動きました。

電圧はVCCIOだけではなく、VCC=1.2V、VCCAやVCCD_PLLで2.5Vなど様々な電圧が必要です。でも、当社のICテスタは任意の4種類の電圧を与えられるので問題ありません。

大変苦労しましたが、これも問題なく認識してくれました。

JTAGバウンダリスキャンで見た端子の状態と、ADCで測った端子の電圧が一致しています。

最後はBGA256ピンのCyclone10です。これまでにMAX2、MAX5、Cyclone4などで練習してきた甲斐があってALTERAの電源接続にも慣れてきました。

ICが薄いのでソケットに少し工夫が必要でしたが、

このICも、JTAGで認識してくれて、

JTAGバウンダリスキャンで端子を操作し、その値をADCで読み取るということができました。

結果として、BGA256、QFP144、QFP100、BGA324の様々なICをソケットに装着して、電源を投入し、JTAGバウンダリスキャンでIDCODEを見たり端子を操作したりするということに成功しました。

もし、偽物のICであればJTAGのIDCODEが違っていたり、そもそもJTAGを認識しなかったり、電源に異常な電流が流れたりするのでわかります。

また、このIC検査装置ではバウンダリスキャンでICの端子を動かして、その結果の電圧をADCで測れるので、端子が活きているかどうかを調べることができます。

偽物ICなら一発でわかるというわけです。

流通在庫の偽物ICよ、かかってこい！

真贋判定装置でMAX2を試す

昨日は100ピンデバイスでいろいろ試したので、今日はQFP144ピンのデバイスを試します。

まずは、INTEL(ALTERA)のMAX2。

電源を設定してJTAGケーブルをつないでMITOUJTAGで自動認識・・

よっしゃー！JTAGで認識されたぞ。

そういえばMAX2とMAX5ってIDCODE同じなんだっけ？

MAX2も問題なく検査できることを確認できました。

JTAGバウンダリスキャンで端子を操作すると、計測された電圧が0V～3.3Vの間で変化するのが見えます。

また、オープンにしている端子は1.2Vくらいで浮いているのが見えます。

MAX2にはGタイプとノーマルタイプがあって、Gタイプはレギュレータ内蔵でないからVCCINTに1.8Vを加えなければならないけど、ノーマルタイプは2.5Vまたは3.3Vを加えることになっています。

この装置はどちらも対応可能です。

特電の倉庫に行ってみると、QFP144ピンの古いFPGAやCPLDがいくつかありました。

明日はこれらを攻めていきたいと思います。

QFP100ピンのICをICテスタにかけてみた

FPGAやCPLDの真贋判定に特化したICテスタを開発しています。

昨日はBGA324で成功したので、今日はQFP100ピンをやります。

BGAのほうが難易度は高そうなのですが、あえてQFPからやって経験を積みます。

今日のデバイスはXILINXのCoolRunner2。XC2C64VQG100Cです。

装置全景のようすです。

注意深く電源電圧を設定して・・

JTAGで認識しました！！

バウンダリスキャンもOKです。

VCCIOとVCCINTの電圧は別々に設定できるので、VCCIOの電圧を少しずつ上げてみていったところ、内蔵プルアップ抵抗と装置全体の持つプルダウン抵抗でせめぎあって1V前後の電圧になるのが見えます。

 

このくらいの電圧だとバウンダリスキャンしたときにHとLの丁度境目になるのでちらちらして見えます。

また、バウンダリスキャンで１ピンずつH/Lトグルしていったときの様子を動画にしました。

このような感じで動いているのが見えます。

このようにCPLDでは成功したのですが、手元にあるルネサスマイコンRX63Nの100ピンではだめでした。どうやらRX63Nの100ピンはJTAGのバウンダリスキャン機能がディゼーブルにされているのでIDCODEすら見ることができません。それでもICEの何からしいステータスは見えているので、JTAG自体は反応しているようでした。

FPGA真贋判定装置でバウンダリスキャンに成功！

IC真贋判定装置のGUIソフトもつくり、動作テストも佳境に入ってきました。

下の写真のように、BGA324のソケットを装着して1本1本に、細いワイヤーを挿して電圧を注入していきます。

すると、制御ソフトの画面上で配線を挿したBGAのピンの場所の電圧が高く表示されます。

この画面を見ながら1本1本のピンが正しい場所につながっているかを調べていくと首が疲れるので、Windowsのソフトに電圧がかかったピンの番号を読み上げてもらうことにしました。

こうして、全部のピンが正しくつながっていることを確認したら、ICを挿さずに電源を入れてみてBGAの各ピンに正し電圧が出ているかを何度も何度も念入りに確認します。

そして問題がないことが確かめられたら、いよいよFPGAの実機を装着して実験です。

いざ、電源をON!

使用したICは、Spartan-7のXC7S50のCSG324Cです。安全のためVCCIO=1.8Vとしています。

電源電流が90mAくらい増えたけれども、特にショートしているような感じはありません。イイ感じです。

そして、JTAGの配線をつないで自動検出してみると、

見事に認識されました！！！

バウンダリスキャンもできました。

バウンダリスキャンのEXTESTモードにして端子を動かすと、

対応するピンの電圧がVCCIOの電圧になりました。（ここではVCCIO=2.5Vにしています）

  

大成功です。

これで、どんなICでもBGA324ピンであれば、任意の端子に電源やGNDを与えてJTAGバウンダリスキャンができます。