روش های تست بوردهای الکترونیک

روش های تست بوردهای الکترونیک PCB Testing

کاربردهای PCB به طور فزاینده ای محبوب و متنوع شده اند. در حال حاضر ، PCB های ساخته شده توسط مهندسان که برای مقاصد نظامی استفاده می شود، دقیقاً مانند مدارهایی که از زندگی انسان در بیمارستان ها پشتیبانی می کنند. علاوه بر این ، از آنجا که زندگی مردم به وضوح در معرض خطر است ، اشتباهات در تولید PCB بطور کلی جبران ناپذیر است. بنابراین ، آزمایش PCB برای اطمینان از عملکرد بی عیب و نقص و مطابق انتظارات طراح آنها ، ضروری می باشد.

در بعضی مواقع ، حتی به عنوان یک مهندس نیزممکن است اشتباهات سهوی مانند اتصالی جزئی بین پایه ها، اتصالات لحیم کاری سرد یا سایر موارد مشابه مربوط به تولید PCB را ایجاد کنید.

نواقص PCB بطور خلاصه:

1. جلوگیری از اشتباهات میلیارد دلاری

در سال 2014 ، جنرال موتورز برای ترمیم و جبران نقص در مدار سوئیچ احتراق یکی از مدلهای اتومبیل خود که مهندسان آن را (ظاهراً) نادیده گرفته بودند ، نزدیک به 4.1 میلیارد دلار هزینه کرد. در اینجا یک سیستم وسیله نقلیه کاملاً کاربردی وجود داشت که در همه استاندارد ها آزمایش شده بود (حتی آزمایش های مربوط به تصادف خودروها) اما با یک اشتباه در مدار صفحه احتراق از کار افتاد. ممکن است فقط یک ترانزیستور معیوب بتواند دلیل این امر باشد. یک اشتباه 4.1 میلیارد دلاری تنها ناشی از عملکرد نادرست PCB رخ داده است!

خسارت هنگفت جنرال موتورز تنها پرونده خسارت ناشی از اشتباهی کوچک در فرآیند تولید و تست نبود. حدود چند سال پیش ، شرکت سامسونگ نزدیک به 5.3 میلیارد دلار برای پس گرفتن و جبران نقص سیستم شارژ تلفن هوشمند Note 7 سامسونگ هزینه کرد.

سالانه هزینه های خرد و کلان زیادی متناسب با ابعاد کارخانجات تولیدی در تمامی کشورها صرف جبران خسارات ناشی از نادیده گرفتن و یا عدم تست مناسب مدارات الکترونیکی صرف میشود. حقیقت تلخ این است که این اشتباهات توسط بازار قابل بخشش نیستند. بنابراین ، چگونه می فهمید که PCB دارای نقص است؟

2. مراحل تست PCB و شاخص های تست PCB

• چک چشمی MVI(Manual Visual Inspection)

با روش چک چشمی میتوان نقایص شایع مانند اتصالی بین پایه ها، قظعاتی که بیش از حد گرم و رنگ آنها متمایل به قهوه ای شده است و یا عدم قلع پذیری پایه قطعات را کشف و برطرف نمود. برای افزایش دقت در روش MVI، میتوان از دره بین هایی که برای این کار طراحی شده است استفاده کنید.

با این حال ، گاهی اوقات چشم ها نیز ممکن است برخی از نقایص PCB را که می توانند بر کارایی PCB تأثیر بگذارند ، تشخیص ندهند. بیشتر این اشکالات فقط از طریق آزمایش اثر بخشی اجزای دستگاه قابل مشاهده است. چنین ارزیابی گسترده ای نیاز به تجهیزات پیشرفته و تخصصی دارد. این کار همچنین تحت ارزیابی متغیرهای دقیق مانند جریان ، ولتاژ ، ظرفیت و مقاومت انجام می شود.

• AOI(Automated Optical Inspection)

هنگامی که تیراژ تولید بالا می رود، روش MVI یا همان چک چشمی زمان بر، خسته کننده و غیر قابل اطمینان می شود. روش جایگزین MVI روش AOI و یا بطور کامل Automated Optical Inspection می باشد. دستگاه های AOI با استفاده از دوربین هایی با دقت بالا، از زوایای مختلف بورد الکترونیکی مونتاژ شده که تمامی قطعات آن صحیح و مورد تایید می باشد، عکس گرفته و با مقایسه آنها با تصاویر دریافت شده از سایر بوردها، نقاط و قطعات معیوب و نادرست را تشخیص می دهد.

مزایای روش AOI

• محبوبیت دستگاه های AOI نسبت به سایر دستگاه های چک
• خطاهای ساختاری را سریعتر شناسایی کنید
• می تواند در طی فرآیند تولید مورد استفاده قرار گیرد تا زمان کلی صرف شده درتست های نهایی را به حداقل برسانید.

معایب روش AOI

• اتصالی در قطعاتی مانند BGA را تشخیص نمی دهد
• در برخی مداراتی که بطور کامل مونتاژ شده نقاط پنهانی ایجاد می شود که توسط دستگاه قابل روئیت نیست.

• تست در مدار ICT(In-Circuit Testing)

درصورتی که بورد الکترونیکی از قطعات زیادی تشکلیل نشده باشد، براحتی میتوان با تجهیزات ساده الکترونیک قطعات معیوب را یافت. ولی درصورتی که بورد الکترونیکی از قطعات بیشتری تشکلیل شود یافتن قطعات معیوب، ساده نخواهد بود و نیاز به تجهیزات پیچیده ای خواهد داشت. به این روش تست ICT و یا بطور کامل تر In-Circuit Testing می گویند.

دستگاه های AOI در دو مدل دوبعدی و سه بعدی موجود می باشد که عملکرد دستگاه های 3D دقیقتر و سریعتر از نوع 2D می باشد.

ICT جامع ترین روش تست مدارات الکترونیکی می باشد. هدف آن تست قطعات بورد برای اطمینان از کارکرد صحیح آنها در بورد مونتاژ شده می باشد. در این روش سوزن های تست (nails) بطور انتخابی به قطعات مختلف متصل و عملکرد قطعه تحت تست قرار میگیرد.

گرچه روش ICT در پروسه تولید توصیه می شود و روشی گران قیمت و زمان بر محسوب می شود و برای برخی صنایع حساس و خاص توصیه می گردد. روشی دیگر در بین توصیه می گردد با نام flying probe که در ادامه به آن می پردازیم.

• Flying probe

دستگاه تست Flying Probe که در بعضی مواقع به آن Flying Prototype machines نیز گفته میشود روشی ساده و مقرون به صرفه تر از ICT می باشد که با AOI متفاوت است. این دستگاه از یک صفحه پین (nail) تشکیل شده است که به اجزای مختلف یک صفحه متصل می شوند. سپس اجزا از طریق تغذیه یا ارسال سیگنال و ارزیابی ورودی و خروجی آنها آزمایش می شوند. این دستگاه ها نوعی روش تست سریع در مدار برای اطمینان از کارآیی قطعات انجام می دهند.

مزایای روش Flying probe

• ارزان تر و سریع تر از روش ICT
• کیفیت را افزایش دهید زیرا به مهندسان امکان تولید نمونه های اولیه و نیز اعمال تغییرات را قبل از انتشار نهایی بر روی آنها اضافه می کنند.
• کار با آنها راحت تر از ماشین های سنتی ICT است.

معایب روش Flying probe

• آنها مانند ماشینهای ICT معمولی جزئی گرا نیستند.

• Jig tester

استفاده از دستگاه جیگ تستر Jig tester ساده ترین و روال ترین روش تست است که تقریباً با صرف هزینه ای اندک نسبت به دستگاه های معرفی شده در بالا در بیشتر کارخانجات الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش از دستگاههای سفارشی سازی شده بنا به خواست و نیاز بخش تحقیق و توسعه جهت تست عملکرد، اندازه گیری ولتاژ، جریان و … و سایر تست های مد نظر جهت تست استفاده می شود که شرکت باتاب الکتریک پرگاس به عنوان اولین سازنده داخلی در این عرصه پا نهاده است و تا کنون مورد توجه بسیاری از شرکت ها قرار گرفته است.