Analog Devices reduce costos de pruebas MEMS con PXI y LabVIEW

Woody Beckford, Analog Devices Inc.

"Al usar PXI y LabVIEW, pudimos probar nuestros dispositivos MEMS a una fracción del costo, peso, consumo de energía y espacio de nuestro sistema ATE anterior."

- Woody Beckford, Analog Devices Inc.

El desafío:

Desarrollar un sistema eficiente, rentable y compacto para pruebas de MEMS en caracterización y producción.

La solución:

Usando el software NI LabVIEW con instrumentación modular PXI para crear un sistema de pruebas MEMS que se puede usar tanto en pruebas de caracterización como de producción y ofrece una reducción de 11 veces en costos de equipo de capital, reducción de 15 veces en espacio, reducción de 66 veces en peso y reducción de 16 veces en consumo de energía en comparación con el anterior equipo de pruebas automatizadas (ATE) utilizado en la producción.

Autor(es):

Woody Beckford - Analog Devices Inc.
Rob Whitehouse - Analog Devices Inc.
Dan Weinberg - Analog Devices Inc.

 

Acerca de Analog Devices Inc.

Analog Devices, Inc. (ADI) proporciona circuitos integrados (ICs) analógicos, de señal mixta y de procesamiento de señales digitales (DSP) que convierten, acondicionan o procesan luz, sonido, temperatura, movimiento o presión en señales eléctricas para su uso en equipos electrónicos. Nuestros circuitos integrados se encuentran en casi todas partes, incluyendo automóviles, cámaras, televisores, teléfonos celulares, dispositivos de imágenes médicas y equipos de automatización industrial.

 

Durante las últimas dos décadas, nuestra compañía ha realizado una inversión significativa en tecnología de detección inercial de sistemas microelectromecánicos (MEMS). Como innovador líder en MEMS y pionero en la tecnología de micro-máquinas, producimos los primeros acelerómetros y giroscopios iMEMS® (Integrated Micro Electrical Mechanical System) completamente integrados de la industria, lo que ayudó a los diseñadores electrónicos a incorporar aceleración, inclinación, impacto, vibración, rotación y movimiento de múltiples grados de libertad (DoF) en sus diseños. Ofrecemos una gama completa de soluciones de detección inercial, incluyendo nuestros reconocidos acelerómetros y giroscopios iMEMS, sensores inteligentes iSensor™, unidades de medida inercial (IMU) y micrófonos digitales iMEMS.

 

Requisitos para un nuevo sistema de pruebas MEMS

Las pruebas MEMS plantean una serie de desafíos para el proceso de pruebas de producción. Necesitábamos un sistema ATE que cumpliera con las demandas de nuestro plan de pruebas de productos con el costo más bajo posible y que garantizara la calidad del producto. Para nuestras necesidades, nuestra solución ATE tradicional "big iron" era demasiado costosa, con muchas funciones y físicamente demasiado grande para cumplir de manera eficiente con nuestros requisitos de un probador de MEMS dedicado. Necesitábamos un sistema de pruebas específico de la aplicación para nuestros productos MEMS con un subconjunto de la capacidad de medidas de un sistema ATE big-iron.

 

NI PXI y LabVIEW ofrecen una alternativa COTS

Comenzamos a evaluar una serie de opciones como alternativas a nuestra plataforma ATE de producción tradicional. Queríamos aprovechar la mayor cantidad posible de tecnología comercial (COTS) estándar para reducir los gastos necesarios para una solución de pruebas personalizada. También necesitábamos una plataforma de pruebas que fuera lo suficientemente flexible para adaptarse a los requisitos de pruebas MEMS personalizados sin sacrificar la velocidad o el rendimiento de la instrumentación.

 

La plataforma PXI de National Instruments ofreció la capacidad de instrumentación de pruebas que necesitábamos para enfrentar nuestro desafío. PXI es un estándar abierto ampliamente adoptado que existe desde hace más de 10 años y ha sido implementado en una variedad de industrias. PXI nos brinda un alto nivel de flexibilidad y modularidad para desarrollar un sistema de pruebas MEMS específico, que es reconfigurable para varias necesidades de prueba. Para las pruebas multisitio, podemos duplicar los recursos de prueba conectando módulos adicionales sin cambiar nada de nuestro software, lo que nos permite escalar nuestro equipo de pruebas según sea necesario en función de nuestras demandas de rendimiento. 

 

También necesitábamos que nuestro entorno de software fuera inherentemente fácil de usar con la capacidad de crear interfaces de operador, programa y datos para las herramientas existentes para facilitar el proceso de integrar un nuevo sistema ATE en nuestra planta de producción. Elegimos el software LabVIEW, que ya se usaba ampliamente en nuestros laboratorios de caracterización y diseño, para enfrentar estos desafíos. Habíamos considerado usar ANSI C o C++ para nuestro software de pruebas, pero después de realizar una serie de evaluaciones comparativas con LabVIEW, quedamos impresionados con su rendimiento y capacidad para aprovechar la tecnología multinúcleo.

 

Desarrollamos nuestra nueva solución de pruebas de producción únicamente con PXI y LabVIEW. Elegimos a National Instruments como nuestro proveedor de ATE para este proyecto por su soporte, oferta de productos e impacto global. NI nos ofreció la mayoría de los equipos de pruebas que necesitábamos de una sola fuente. Los ingenieros de campo locales y los equipos de ingeniería de sistemas de National Instruments en todo el mundo brindaron soporte a nuestros equipos de desarrollo a lo largo de este proyecto. La flexibilidad del sistema PXI combinada con la facilidad de uso de LabVIEW, hizo posible que nuestros ingenieros diseñaran y crearan prototipos de nuestra solución rápidamente. Los tiempos de prueba fueron comparables o mejores con nuestro nuevo sistema de pruebas basado en PXI y LabVIEW, en comparación con nuestro anterior sistema de pruebas ATE de producción. Confiamos en implementar una solución de pruebas de producción basada en PXI y en la tecnología de NI para nuestros dispositivos MEMS.

 

 

Principales beneficios de usar la tecnología comercial de NI

Nuestro nuevo sistema ofrece una drástica reducción en los gastos de capital en equipos, espacio, peso y requisitos de energía para las pruebas de producción MEMS usando PXI y LabVIEW.

 

Ahorro de costos: Nuestro sistema ATE anterior costaba más por su configuración básica que el costo total de nuestro nuevo sistema PXI con todo incluido. El sistema PXI también ocupa muy poco espacio. De hecho, todo nuestro sistema ahora es físicamente lo suficientemente pequeño como para moverse en un automóvil.

 

Menor espacio en el piso de producción: Nuestro nuevo sistema ATE basado en PXI realmente ofrece un probador no ocupa espacio. El sistema es lo suficientemente pequeño como para moverlo físicamente en un automóvil, ahorrando espacio valioso en nuestra planta de producción.

 

Sistema más pequeño y fácil de usar: La comparación de peso entre los dos sistemas ofrece una importante reducción en el costo del envío. Ahora, si surge algún problema, podemos simplemente cambiar los instrumentos PXI en el sitio utilizando repuestos locales, o incluso enviar el sistema de pruebas completo de vuelta desde la línea de producción a nuestros laboratorios de desarrollo con muy pocos gastos generales. Solo el contenedor de envío para el sistema ATE anterior costaría tanto como todo nuestro nuevo sistema de pruebas PXI.

 

Menor uso de energía: Anteriormente, teníamos que involucrar a nuestro departamento de instalaciones con meses de anticipación para modificar las redes eléctricas y los sistemas de enfriamiento para acomodar probadores adicionales. Ahora, nuestro nuevo sistema PXI es capaz de funcionar con un enchufe de alimentación estándar sin necesidad de realizar modificaciones.

 

Mayor calidad de las pruebas: El nuevo sistema mejoró la calidad general de nuestras pruebas. Debido a que nosotros diseñamos el probador, podemos asegurarnos de que cada probador que enviamos a nuestras sucursales tenga exactamente el mismo hardware y ejecute exactamente las mismas secuencias de código y programación. Además, con LabVIEW controlando el sistema, nuestro código de prueba programado es modular y reutilizable para futuros programas de pruebas o en nuestros laboratorios de desarrollo.

 

El mismo sistema de pruebas para caracterización y producción: La mayor flexibilidad y facilidad de uso para el desarrollo de pruebas ha llevado a nuestros equipos de trabajo a utilizar el mismo sistema en otras fases fuera de la producción, incluyendo el diseño, la caracterización y la metrología. Ahora podemos usar el mismo equipo ATE en todos los entornos sin incurrir en un impacto en el costo. Esto ayuda a reducir nuestro tiempo de comercialización y a aumentar la calidad de nuestros productos.

 

A usar PXI y LabVIEW, pudimos desarrollar una plataforma de pruebas MEMS específica para la aplicación que podía escalarse desde la producción hasta la caracterización de laboratorio, permitiéndonos reducir drásticamente nuestro costo total de pruebas MEMS.

 

Información del autor:

Woody Beckford
Analog Devices, Inc.
Tel: (781) 937-1314
woodrow.beckford@analog.com

Nuestro nuevo probador MEMS basado en NI PXI generó ahorros significativos en costos, espacio físico y uso de energía en comparación con nuestro sistema ATE anterior.