انواع آزمون‌های استاندارد در PCB/PCBA چیست؟

هر برد مدار چاپی (PCB) که از خط تولید عبور می‌کند، پیش از رسیدن به کاربر نهایی باید مورد تأیید قرار گیرد. چه یک PCB ساده تک‌لایه باشد و چه یک مونتاژ پیچیده چندلایه PCBA، آزمون‌های استاندارد اطمینان حاصل می‌کنند که هر PCB طبق انتظار عمل می‌کند. بدون انجام مناسب آزمون‌های PCB، برد‌های معیوب می‌توانند منجر به خرابی سیستم‌ها، خطرات ایمنی و بازگشت‌های پرهزینه شوند. درک انواع آزمون‌های استاندارد اعمال‌شده بر روی یک PCB به مهندسان، تیم‌های تأمین و مدیران کیفیت کمک می‌کند تا در طول فرآیند تولید تصمیمات بهتری اتخاذ کنند.

یک برد مدار چاپی (PCB) که به‌خوبی آزمایش شده است، پایه‌ای برای هر محصول الکترونیکی قابل اعتماد محسوب می‌شود. سازندگان برد مدار چاپی از ترکیبی از روش‌های بازرسی بصری، الکتریکی و عملکردی برای شناسایی نقص‌ها در مراحل مختلف استفاده می‌کنند. هر یک از روش‌های آزمون برد مدار چاپی (PCB)، نوع خاصی از عیب را هدف قرار می‌دهد؛ از مشکلات اتصال لحیم تا مسائل مربوط به پیوستگی مسیرهای روی برد. این مقاله به بررسی دسته‌بندی‌های استاندارد اصلی آزمون‌های مورد استفاده در تولید PCB و PCBA می‌پردازد تا شما دقیقاً بدانید چه چیزی را می‌توان انتظار داشت و چه الزاماتی را باید از تأمین‌کننده‌ی PCB خود درخواست کنید.

روش‌های بازرسی بصری و نوری برد مدار چاپی (PCB)

بازرسی بصری دستی برد مدار چاپی (PCB)

بازرسی بصری دستی ساده‌ترین شکل آزمون مدارهای چاپی (PCB) است. یک تکنسین آموزش‌دیده هر مدار چاپی را تحت بزرگ‌نمایی بررسی می‌کند تا نقص‌های سطحی مانند پل‌های لحیم، قطعات از قلم افتاده، قطعات نامتعادل و آسیب به مسیرهای مدار چاپی را شناسایی کند. اگرچه بازرسی دستی از نظر هزینه برای تولید مدارهای چاپی با حجم پایین مقرون‌به‌صرفه است، اما مستعد خطاهای انسانی بوده و برای مونتاژهای مدار چاپی با تراکم بالا غیرعملی می‌شود. اکثر سازندگان از آن به‌عنوان یک بررسی اولیه قبل از استفاده از ابزارهای خودکار آزمون مدار چاپی بهره می‌برند.

بازرسی نوری خودکار برای کیفیت مدارهای چاپی

بازرسی نوری خودکار، که معمولاً به آن AOI گفته می‌شود، یک روش کلیدی آزمون برد مدار چاپی (PCB) در خطوط تولید مدرن PCBA است. دستگاه AOI با استفاده از دوربین‌های با وضوح بالا سطح برد مدار چاپی را اسکن کرده و تصویر ثبت‌شده را با طراحی مرجع برد مدار چاپی مقایسه می‌کند. آزمون PCB با روش AOI قادر به شناسایی نقص‌های لحیم‌کاری، خطاهای قرارگیری قطعات، معکوس شدن قطبیت و آلودگی پد‌های برد مدار چاپی با سرعت بالا است. این روش به‌ویژه برای مونتاژهای سطحی (SMT) برد مدار چاپی ارزشمند است که در آن بازرسی دستی غیرقابل اعتماد است. اکثر تولیدکنندگان برد مدار چاپی، AOI را به‌عنوان یک مرحله استاندارد آزمون برد مدار چاپی پس از فرآیند لحیم‌کاری با جریان هوای داغ (reflow soldering) در فرآیند تولید خود ادغام می‌کنند.

روش‌های آزمون الکتریکی برد مدار چاپی

آزمون درون‌مدار برای مونتاژهای برد مدار چاپی

آزمون در مدار (ICT) یکی از جامع‌ترین روش‌های آزمون الکتریکی مدارهای چاپی (PCB) است. در این روش از یک فیکسچر نوع «تخته‌ای از میخ‌ها» برای تماس مستقیم با نقاط آزمون روی مدار چاپی استفاده می‌شود. از طریق این نقاط تماس، آزمون ICT مقاومت، ظرفیت خازنی، اندوکتانس و همچنین وجود اتصال کوتاه یا مدار باز را روی مدار چاپی اندازه‌گیری و بررسی می‌کند. این روش بسیار مؤثر در تشخیص خطاهای سطح قطعات روی مدارهای چاپی مجهز (Populated PCB) است. با این حال، برای هر طرح منحصر به فرد مدار چاپی نیاز به فیکسچرهای سفارشی است که هزینهٔ راه‌اندازی را، به‌ویژه برای طراحی‌های جدید مدار چاپی، افزایش می‌دهد.

آزمون پروب پروازی برای اعتبارسنجی مدارهای چاپی

آزمون مدار چاپی (PCB) با پروب پروازی یک جایگزین انعطاف‌پذیر برای آزمون درجا (ICT) است که به‌ویژه در مراحل نمونه‌سازی یا تولید حجم کم مدار چاپی مفید است. به‌جای استفاده از یک فیکسچر ثابت، این روش از پروب‌های متحرکی استفاده می‌کند که روی سطح مدار چاپی حرکت کرده و به‌صورت الکترونیکی با نقاط آزمون تماس می‌گیرند. این روش آزمون مدار چاپی با پروب پروازی، وجود مدار باز، اتصال کوتاه و مقادیر اجزای الکترونیکی را بدون نیاز به فیکسچر اختصاصی بررسی می‌کند. هرچند این روش آزمون از ICT کندتر است، اما برای تولید انبوه کم‌حجم مدارهای چاپی صرفه‌جویی قابل‌توجهی در هزینه‌ها ایجاد می‌کند. بسیاری از خریداران مدار چاپی، قبل از اقدام به تولید کامل، درخواست انجام آزمون با پروب پروازی را برای اعتبارسنجی نمونه‌های اولیه مدار چاپی دارند.

آزمون پیوستگی و ولتاژ بالای مدار چاپی (Hi-Pot)

آزمون پیوستگی بررسی می‌کند که آیا تمام مسیرهای رسانا روی برد مدار چاپی (PCB) به‌درستی متصل شده‌اند و اتصال کوتاه غیرمجازی وجود ندارد. این آزمون برد مدار چاپی معمولاً روی بوردهای خام (بدون قطعات نصب‌شده) قبل از مونتاژ قطعات انجام می‌شود. آزمون ولتاژ بالا (Hi-Pot) یا آزمون Hi-Pot روی برد مدار چاپی، ولتاژ بالایی را بین هادی‌های برد مدار چاپی اعمال می‌کند تا اطمینان حاصل شود که عایق‌بندی می‌تواند بدون شکست در برابر شرایط کاری مقاومت کند. آزمون Hi-Pot روی برد مدار چاپی به‌ویژه برای بوردهای مدار چاپی استفاده‌شده در الکترونیک قدرت، دستگاه‌های پزشکی و سیستم‌های کنترل صنعتی که در آن‌ها جداسازی الکتریکی حیاتی است، اهمیت ویژه‌ای دارد.

رویکردهای آزمون عملکردی و پیشرفته برد مدار چاپی

آزمون عملکردی مدار برد مدار چاپی

آزمون عملکردی، که اغلب به نام FCT نیز شناخته می‌شود، ارزیابی می‌کند که آیا یک مونتاژ PCB تکمیل‌شده واقعاً عملکرد الکترونیکی مورد نظر خود را انجام می‌دهد یا خیر. در طول آزمون عملکردی PCB، مدار چاپی روشن می‌شود و سیگنال‌ها به آن اعمال می‌گردند تا شرایط عملیاتی واقعی شبیه‌سازی شوند. خروجی‌های PCB اندازه‌گیری شده و با معیارهای عملکردی مورد انتظار مقایسه می‌شوند. آزمون عملکردی PCB کل مونتاژ PCB را به‌عنوان یک واحد کارکردی معتبر می‌سازد، نه اینکه اجزای جداگانه را به‌صورت انفرادی بررسی کند. این آزمون به‌ویژه برای PCBهای پیچیده‌ای که در سیستم‌های ارتباطی، الکترونیک خودرو و تجهیزات اتوماسیون صنعتی استفاده می‌شوند، اهمیت فراوانی دارد.

بازرسی با اشعه ایکس و آزمون PCB با روش اسکن مرزی

بازرسی با اشعه ایکس یک روش پیشرفته آزمون برد مدار چاپی (PCB) است که برای بررسی اتصالات لحیم‌کاری شده‌ای به کار می‌رود که از بیرون قابل مشاهده نیستند، مانند اتصالات زیر اجزای BGA روی یک برد مدار چاپی. آزمون PCB با اشعه ایکس حفره‌ها، اتصالات نامطلوب (bridging) و کمبود لحیم در اتصالات پنهان را آشکار می‌سازد که در غیر این صورت از دید بازرسی در می‌آیند. آزمون PCB با روش اسکن مرزی (Boundary scan)، که به نام آزمون JTAG نیز شناخته می‌شود، روش پیشرفته دیگری است که از منطق آزمون تعبیه‌شده در مدارات مجتمع نصب‌شده روی برد مدار چاپی استفاده می‌کند. اسکن مرزی به مهندسان اجازه می‌دهد تا اتصالات بین اجزای برد مدار چاپی و اتصالات پین اجزا را بدون دسترسی فیزیکی با پروب آزمون کنند. هر دو این روش به‌طور فزاینده‌ای به عنوان استاندارد در کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا PCB در صنایع هوافضا، دفاعی و پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سوالات متداول

متداول‌ترین روش آزمون برد مدار چاپی (PCB) در تولید PCBA چیست؟

AOI یا بازرسی نوری خودکار، یکی از رایج‌ترین روش‌های آزمون برد مدار چاپی (PCB) در تولید مونتاژ برد مدار چاپی (PCBA) است. این روش سریع، دقیق بوده و به‌راحتی در خطوط مونتاژ استاندارد برد مدار چاپی پس از لحیم‌کاری با بازتاب حرارتی (reflow soldering) ادغام می‌شود. اکثر سازندگان برد مدار چاپی، AOI را به‌عنوان یک مرحله اجباری در فرآیند کنترل کیفیت خود به‌کار می‌برند.

آزمون پروب پروازی برای تولید انبوه برد مدار چاپی مناسب است؟

آزمون پروب پروازی برای برد مدار چاپی بیشتر در مراحل نمونه‌سازی و تولید کم‌حجم مناسب است، زیرا نیازی به فیکسچر اختصاصی ندارد. برای تولید انبوه برد مدار چاپی، معمولاً آزمون تست مدار درجا (ICT) ترجیح داده می‌شود، چرا که نرخ تولید بالاتری دارد. بسیاری از سازندگان از آزمون پروب پروازی برای اعتبارسنجی طراحی برد مدار چاپی در مراحل اولیه استفاده می‌کنند و سپس برای تولید انبوه به ICT روی می‌آورند.

چرا آزمون عملکردی حتی پس از موفق‌بودن سایر آزمون‌های برد مدار چاپی نیز اهمیت دارد؟

سایر آزمون‌های مدار چاپی (PCB) مانند آزمون بصری خودکار (AOI) و آزمون درجا (ICT)، ویژگی‌های فردی مدار چاپی را از قبیل کیفیت لحیم‌کاری و مقادیر اجزا بررسی می‌کنند، اما تأیید نمی‌کنند که مدار چاپی به‌عنوان یک سیستم کامل به‌درستی عمل می‌کند. آزمون عملکردی مدار چاپی، مجموعه را روشن کرده و رفتار عملیاتی واقعی آن را آزمایش می‌کند. این امر باعث می‌شود آزمون عملکردی مدار چاپی، آخرین ضامن اطمینان قبل از ارسال محصول مدار چاپی به مشتری باشد.