تست پروپ قطب‌نما برای برد مدار و مونتاژهای PCB

مقدمه

امروزه، مونتاژهای برد مدار چاپی (PCB) در واقع قلب و جان تمام انواع الکترونیک پیشرفته محسوب می‌شوند. اما با افزایش پیچیدگی برد‌های مدار و تراکم بیشتر قطعات روی آن‌ها، تولیدکنندگان با چالش‌های جدیدی در زمینه بررسی کیفیت و عملکرد محصول مواجه شده‌اند. در همینجا است که تستر قطب‌نما پروازی وارد عمل می‌شود. این سیستم تست بسیار پیشرفته و انعطاف‌پذیر است که نحوه انجام تست را کاملاً دگرگون کرده است. تست برد مدار چاپی جالب‌ترین بخش آن چیست؟ این سیستم پوشش تست بسیار بالایی را بدون نیاز به هیچ فیکسچر تست سفارشی فراهم می‌کند.

هنگام استفاده از پروب‌های متحرک در تست برد مدار چاپی نمونه‌های اولیه، هم برای تولید کوچک و هم برای برخی تولیدات بزرگ‌مقیاس. بسیاری از تولیدکنندگان به دلیل دقت، سرعت و توانایی آن در همراه شدن با تغییرات طراحی به آن وابسته هستند.

با این حال، دقیقاً مانند هر تجهیز پیشرفته‌ای، باید نسبت به تعمیر و نگهداری آن مراقبت کنید تا به‌خوبی کار کند.

در این راهنما، نحوه بهبود کیفیت محصول توسط تست پروب متحرک برای برد مدار چاپی (PCB)، اجزای تشکیل‌دهنده یک سیستم پروب متحرک، روش نگهداری مناسب و مقایسه آن با سایر روش‌های تست مانند تست مدار درجا (ICT) را بررسی خواهیم کرد. چه در حال بررسی یک روش تست جدید باشید و چه بخواهید سیستم موجود خود را بهینه کنید، این راهنما نکات عملی لازم برای افزایش قابلیت اطمینان برد مدار شما را فراهم می‌کند.

چه چیزی یک تست پروب پروازی ?

پس تست پروب متحرک چیست؟ آن را یک روش هوشمند و غیرتهاجمی برای تست مونتاژهای الکترونیکی، به‌ویژه برد مدار چاپی (PCBs)، تصور کنید.

ایده اصلی اینجاست: به جای استفاده از دستگاه‌های بزرگ و سنگین تست در مدار که نیاز به یک فیکسچر سفارشی «تخته میخ» دارند، دستگاه‌های تست توسط سوند پروازی از سوزن‌های رباتیک هوشمندی استفاده می‌کنند که به صورت خودکار حرکت می‌کنند. این سوزن‌ها روی برد حرکت می‌کنند و با نقاط تست مشخصی تماس می‌گیرند تا اندازه‌گیری‌های الکتریکی انجام شوند.

در اصل، شما چندین سوند فوق العاده دقیق دارید. همه آنها به صورت مستقل کنترل می‌شوند، بنابراین هر کدام می‌توانند بر اساس فایل‌های طراحی برد و مواردی که نیاز به تست دارند، به نقاط مختلفی از برد الکترونیکی بروند. این روش تست، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای نمونه‌های اولیه جدید، تولیدات کوچک یا هر بردی که اغلب به‌روزرسانی می‌شود، تبدیل می‌کند. بزرگترین مزیت چیست؟ شما دیگر نیاز ندارید هر بار یک فیکسچر تست گران‌قیمت و اختصاصی بسازید.

ویژگی‌های کلیدی:

• سوندهای پروازی به نقاط تست دسترسی پیدا می‌کنند، حرکت می‌کنند و با نقاط تست یا ویاها (Vias) مشخصی روی برد الکترونیکی تماس می‌گیرند تا اتصال الکتریکی ایجاد شود.
• آن‌ها همه نوع بررسی را انجام می‌دهند – به دنبال باز بودن یا کوتاه بودن مدار، اندازه‌گیری اینکه آیا مؤلفه‌ها مقدار صحیحی دارند، بررسی جهت‌گیری صحیح آن‌ها و حتی انجام آزمون‌های عملکردی پیشرفته‌تر.
• نکته جالب این است که شما می‌توانید از آن در تقریباً هر مرحله‌ای استفاده کنید – روی یک برد خالی، بردی که بخشی از قطعات روی آن نصب شده یا یک برد کاملاً مونتاژ شده.
• تمام داده‌های آزمون به صورت خودکار ثبت می‌شوند که برای کنترل کیفیت و رعایت استانداردهای صنعتی بسیار مفید است.

چرا از تست پروبه پرنده استفاده کنیم؟

• راه‌اندازی سریع برای طراحی‌های جدید. شما فقط کافی است فایل‌های طراحی و لیست مواد خود را آپلود کنید – همین.
• نیازی به ابزارهای تست سفارشی نیست. این بدین معناست که شما از انتظار و هزینه ساخت یک ابزار تست اختصاصی معاف می‌شوید.
• می‌تواند به نقاط تنگ دسترسی پیدا کند. پروب‌ها می‌توانند تقریباً به هر نقطه‌ای روی برد دست یابند و پوشش تست بالایی فراهم کنند، حتی در مناطقی که برای تسترهای سنتی دسترسی دشوار است.

طرز کار تسترهای پروب پرنده

پس، دستگاه تست پروب پروازی چگونه یک آزمون را انجام می‌دهد؟ همه چیز در مورد یک حرکت دقیق و هماهنگ از جنبش‌ها و اندازه‌گیری‌هاست. این مراحل معمول است:

• ابتدا برنامه تست را وارد کنید – یعنی بارگذاری آخرین فایل‌های CAD، لیست قطعات و داده‌های چیدمان مدار به داخل سیستم.
• سپس سیستم به صورت خودکار بهترین مسیرها را برای پروب‌های تست به منظور مسیریابی خودکار به نقاط مشخص‌شده روی برد مدار چاپی (PCB) تعیین می‌کند – منظور ما نقاط تماس (pads)، viaها و نقاط تست اختصاصی است.
• در مرحله بعد، هر پروب تماسی ظریف اما دقیق با نقطه تست تخصیص داده‌شده خود ایجاد می‌کند. آن‌ها چیزهایی نظیر تداوم، مقاومت، خازن و ولتاژ را برای ایجاد تماس الکتریکی – هر اندازه‌گیری لازم – بررسی می‌کنند.
• اما فقط به اندازه‌گیری‌های ثابت ختم نمی‌شود. این دستگاه‌های تست می‌توانند تست عملکردی نیز انجام دهند – می‌توانند سیگنال‌ها را وارد کنند، نحوه پاسخ برد را بررسی کنند و حتی دنباله‌های روشن‌کردن برق را اجرا کنند، مشابه کاری که روی تجهیزات تست عملکردی اختصاصی انجام می‌دهید.
• در نهایت، جمع‌آوری داده‌های آزمایش - سیستم به‌صورت خودکار تمام داده‌های آزمایش را برای هر برد جمع‌آوری کرده و ذخیره می‌کند. این امر ردیابی مشکلات و تأیید اینکه تمام چیزها مطابق استانداردهای کیفیت هستند را بسیار آسان می‌کند.

اجزای سیستم آزمایش فلایینگ پروب

انواع آزمون فلایینگ پروب و روش‌های آزمون

سیستم‌های آزمون فلایینگ پروب به طور گسترده استفاده می‌شوند — آن‌ها می‌توانند انواع مختلفی از بررسی‌ها را بسته به نیاز برد و مرحله فرآیند تولید انجام دهند.

انواع رایج روال‌های آزمون فلایینگ پروب شامل:

• آزمون باز/کوتاه: این آزمون اساسی است — مدارهای شکسته یا اتصالات کوتاه تصادفی را تشخیص می‌دهد.
• آزمون در مدار (ICT): فلایینگ پروب‌ها می‌توانند بسیاری از همان بررسی‌های سیستم ICT سنتی را انجام دهند، اما با انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری چون نیازی به فیکسچر ثابت نیست.
• تست عملکردی: این تست می‌تواند نحوه کار دستگاه را شبیه‌سازی کند و سیگنال‌ها را به قسمت‌های مختلف برد ارسال کند تا بررسی شود که آیا به درستی عمل می‌کند یا خیر.
• اسکن مرزی: این روش با استفاده از JTAG امکان انجام تست‌های پیشرفته‌تر، به‌ویژه در بردهای دیجیتال پیچیده را فراهم می‌کند.
• تست عایق‌بندی ولتاژ بالا: در این تست یک ولتاژ بالا اعمال می‌شود تا اتصالات کوتاه یا نشتی جریان‌های بسیار کوچک و دشوار به یافتن شناسایی شوند.
• تست جهت‌گیری و مقدار قطعه: این تست تأیید می‌کند که قطعاتی مانند مقاومت‌ها و خازن‌ها از نوع صحیح، با مقدار درست و در جهت مناسب نصب شده‌اند.
• تست روشن‌کردن دستگاه: در این تست برد انرژی می‌بیند تا رفتار آن در شرایط واقعی کار مشاهده شود.

اگرچه آزمون فلایینگ پروب بسیار انعطاف‌پذیر است، اما انتخاب روش آزمون مناسب توسط محصول هدف، حجم تولید، الزامات خاص آزمون و فرآیند کلی تولید تعیین می‌شود.

اجزای یک سیستم آزمون فلایینگ پروب

بیایید به بررسی اجزای اصلی تجهیزات آزمون فلایینگ پروب بپردازیم و نقش آنها را به طور دقیق توضیح دهیم:

• محق‌ها: این سوزن‌های فوق العاده دقیق و بادوام هستند که در واقع با برد شما تماس می‌گیرند. ن tip آنها دارای قابلیت فنری یا انعطاف‌پذیری است تا اطمینان حاصل شود که تماس به طور یکنواخت برقرار شده و باعث خراش روی برد مدار چاپی نمی‌شود.
• مکانیسم محرکه پروب: این همان بخش ماشینی — عملگرهای دقیق — است که پروب‌ها را به حرکت درمی‌آورد. آنها قادر به حرکت دادن هر پروب به صورت مستقل در فضای سه بعدی هستند، بنابراین می‌توانند به نقاط آزمون حتی در شلوغ‌ترین یا نامناسب‌ترین قسمت‌های برد دست یابند.
• سیستم کنترل: این ترکیبی از نرم‌افزار و سخت‌افزار است که تمام فرآیند را کنترل می‌کند. این سیستم دنباله آزمون را کنترل می‌کند، به پروب‌ها دستور می‌دهد کجا حرکت کنند، تمام داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند و یک صفحه نمایش برای تعامل با کاربر فراهم می‌کند.
• فیکسچر آزمون (در صورت نیاز): نکته اصلی معمولاً این است که نیازی به استفاده از فیکسچر نباشد. اما برای برد‌هایی با شکل غیرمعمول یا انعطاف‌پذیر، ممکن است تنها برای حفظ تراز دقیق همه چیز از یک نگهدارنده ساده و قابل تنظیم استفاده شود.
• زیرسیستم اندازه‌گیری: این شامل تمام الکترونیک داخلی است که تست الکتریکی واقعی را انجام می‌دهد — مانند منابع تغذیه داخلی، دستگاه‌های چندمنظوره (مولتی‌متر) و اسکوپ‌ها. همه این‌ها به‌صورت یکپارچه با برنامه تست ارتباط دارند.

کاربردهای تست پروب پرنده

پس در عمل از کجا می‌توان سیستم‌های تست پروب پرنده را یافت؟ این سیستم‌ها در همه جا استفاده می‌شوند! انعطاف‌پذیری، پوشش عالی و راه‌اندازی سریع آن‌ها باعث شده تا در بسیاری از زمینه‌ها انتخاب اول باشند.

• ساخت نمونه اولیه و NPI: این سیستم‌ها برای این کار کاملاً مناسب هستند. شما می‌توانید تقریباً بلافاصله یک طراحی جدید را تست کنید و به راحتی با تمام تغییرات اولیه طراحی نیز همراهی کنید.
• تولید با حجم کم تا متوسط: اگر میلیون‌ها واحد تولید نمی‌کنید، سرمایه‌گذاری روی یک فیکسچر تست سفارشی اغلب به صرفه نیست. پروبهای پرنده پوشش تست عالی را بدون آن هزینه اولیه بالا فراهم می‌کنند.
• بردهای HDI و پیچیده: آنها می توانند به پد های کوچک آزمایش و اجزای فوق العاده باریک گوشه ای که یک دستگاه سنتی "پوش ناخن" به سادگی نمی تواند بدون هزینه یک ثروت لمس کند، دسترسی پیدا کنند.
• تعمیر/تجدید/تحلیل میدان: چه یک تخته از خط تولید شکست خورده باشد یا یک واحد از میدان بازگردانده شده، سُند های پرنده یک ابزار تشخیصی ایده آل هستند. شما بلافاصله آزمایش دقیق را بدون نیاز به لوازم ضروری دریافت می کنید.
• بخش های تنظیم شده: بخش هایی مانند پزشکی، هوافضا و خودرو آنها را دوست دارند زیرا داده های دقیق و ردیابی را که استانداردهای کیفیت تقاضا می کنند، ارائه می دهند.

اساسا، با باهوش تر شدن محصولات و سریع تر شدن چرخه های زندگی، استفاده از این نوع آزمایش چابک همچنان در حال رشد است. بنابراین نیاز به برنامه های کاربردی آزمایش های کاوشگر پرواز همچنان در حال گسترش است.

مزایایی که از آزمایش های فضاپیما می توان داشت

پس چرا مزایای آزمایش های هواپیمای پرواز کننده، به ویژه برای تولید الکترونیک مدرن و تضمین کیفیت PCB، آشکار است؟

• نیازی به تجهیزات تست سفارشی نیست: این مدل بزرگ است. شما از صرف هزینه‌های بالا برای ساخت سیستم متخصص «تخت تیغ» صرف‌نظر می‌کنید. این بدین معناست که در ابتدا پول زیادی صرفه‌جویی می‌کنید، می‌توانید خیلی سریع‌تر آزمایش را شروع کنید و بدون هیچ دردسری طراحی برد خود را تغییر دهید.
• پوشش بالای آزمایش: سیستم‌های آزمون فلایینگ پروب به طور گسترده استفاده می‌شوند برای مناطق بسیار کوچک و متراکم روی یک برد—مانند ویاهای ریز یا قطعات نزدیک به هم—که رسیدن به آنها با تسترهای سنتی غیرممکن است.
• انطباق‌پذیری برای نمونه‌های اولیه و تولید انبوه کم: این راه‌حل اصلی برای محصولات جدید و تولیدات کم‌حجم است که در آن طراحی‌ها هنوز در حال تغییر هستند و شما نیاز دارید تا سریعاً وارد بازار شوید.
• تماس با نقاط آزمون خاص: پروب‌ها می‌توانند به هر نقطه قابل آزمونی روی برد حرکت کنند و اجازه یک بررسی الکتریکی کاملاً دقیق از ابتدا تا انتهای برد را بدهند.
• کاهش زمان تحویل: از آنجا که نیازی به ساخت و انتظار برای یک فیکسچر نیست، می‌توانید برنامه آزمون خود را تقریباً بلافاصله اجرا کنید.
• آزمایش کارآمد: این نرم‌افزار از الگوریتم هوشمند یافتن مسیر برای حرکت پروب‌ها به سریع‌ترین شکل ممکن استفاده می‌کند و کل فرآیند را تسریع می‌کند بدون آنکه دقت از بین برود.
• اندازه‌گیری‌های دقیق آزمون: تماس مستقیم با برد باعث سیگنال‌های تمیز و داده‌های بسیار قابل اعتماد می‌شود.
• نرم‌افزار روی مونتاژها: پروب‌ها دارای لمس نرم هستند که از آسیب جلوگیری می‌کند و حتی روی قطعات حساس نیز اثری کم یا ناچیز برجای می‌گذارند.
• روش‌های آزمون انعطاف‌پذیر: اغلب یک سیستم واحد می‌تواند ترکیبی از آزمون‌های مختلف — مانند آزمون عملکردی، آزمون مدار درونی (ICT) و اسکن مرزی — را انجام دهد و نیاز به داشتن چند دستگاه اختصاصی را از بین می‌برد.
• پشتیبانی از انواع خاص برد مدار چاپی (PCB): این سیستم به‌خوبی با برندهای پیشرفته مانند HDI، برد ترکیبی سفت-انعطاف‌پذیر (rigid-flex)، یا هر شکل غیرمعمول دیگری که برای یک فیکسچر استاندارد مشکل‌ساز خواهد بود، کار می‌کند.

مقایسه پروب پرنده با آزمون مدار درونی (ICT) و فیکسچرهای آزمون اختصاصی

مقایسه دستگاه‌های تست پروبه پرنده با ماشین‌های تست مدار (ICT) و جیگ‌های تست سفارشی، دلیل محبوبیت سیستم‌های تست پروب را روشن می‌کند.

زمان استفاده از تست فلایینگ پروب

• اگر در حال کار روی تست نمونه اولیه، معرفی محصول جدید یا برد‌هایی هستید که زیاد تغییر می‌کنند، تست فلایینگ پروب بهترین گزینه است. این روش برای انعطاف‌پذیری ساخته شده است.
• اما اگر در حال اجرای تولید با حجم بسیار بالا هستید و تمام نقاط تست به راحتی در دسترس هستند، ممکن است تست ICT هنوز گزینه مناسبی باشد — فقط در مورد تست برد پس از برد، سرعت بیشتری دارد.
• و در واقع، بسیاری از تولیدکنندگان حتی اصلاً انتخاب نمی‌کنند — آن‌ها از هر دو روش استفاده می‌کنند. به این ترتیب، از بهترین ویژگی‌های هر دو روش بهره‌مند می‌شوید: انعطاف‌پذیری فلایینگ پروب و تست مداری (ICT).

بهترین روش‌ها برای تست و نگهداری فلایینگ پروب

برای بهره‌گیری از بهترین روش‌های استفاده از سیستم پروب پروازی و حفظ کیفیت بالای برد خود، نکات عملی زیر را دنبال کنید:

بهترین روش‌های استفاده از پروب پروازی

• نگهداری و کالیبراسیون منظم: منتظر شکستن چیزی نباشید. به طور منظم پروب‌ها و خود سیستم را تمیز کنید، کالیبره کنید و بررسی نمایید.
• بهینه‌سازی مسیرهای پروب: از نرم‌افزار برای بهینه‌سازی مسیرهای حرکت پروب‌ها استفاده کنید. مسافت کوتاه‌تر به معنای زمان آزمون سریع‌تر است.
• بررسی تماس پروب: مقاومت تماس را زیر نظر داشته باشید. اگر پروبی فرسوده شده باشد، تماس خوبی ایجاد نخواهد کرد و اندازه‌گیری‌های شما نادرست خواهند بود.
• ثبت تغییرات آزمون: هر زمان که یک برنامه آزمون را به‌روز کردید یا دستگاه را تعمیر نمودید، آن را مستند کنید. ثبت‌های خوب بعداً از دردسر جلوگیری می‌کنند.
• کنترل‌های محیطی: منطقه را تمیز نگه دارید و دمای/رطوبت را پایدار کنید. این کار مانع از بروز حساسیت در ماشین و انحراف در اندازه‌گیری‌های شما می‌شود.
• آموزش هابرها: مطمئن شوید تمام افرادی که با سیستم کار می‌کنند، نحوه استفاده ایمن از آن، تنظیم صحیح آزمون‌ها و رفع اشکالات اولیه را می‌دانند تا زمان توقف به حداقل برسد.
• برد طلایی/برد مرجع: همیشه یک برد معلوم-خوب در دسترس داشته باشید تا مطمئن شوید دستگاه همچنان اندازه‌گیری‌های دقیق انجام می‌دهد. این کار روشی سریع برای تشخیص سایش الماسه یا مشکلات ترازبندی است.
• مرور داده‌های آزمون: فقط نتایج آزمون را جمع‌آوری نکنید—آن‌ها را تحلیل کنید. به دنبال الگوهای خرابی یا تغییرات کند در اندازه‌گیری‌ها باشید که ممکن است نشانهٔ مشکلی در آینده باشند.
• طراحی برای آزمون: هنگام چیدمان برد مدار چاپی (PCB)، مطمئن شوید نقاط آزمون به راحتی در دسترس قرار دارند. این کار کار همه را آسان‌تر می‌کند و تمام روش‌های آزمون را تسهیل می‌کند.

نتیجه‌گیری

بنابراین، در نهایت، دستگاه‌های آزمون فلایینگ پروب واقعاً به راه‌حل اصلی برای سازندگان الکترونیک مدرن تبدیل شده‌اند. آن‌ها بسیار انعطاف‌پذیر و دقیق هستند.

آیا شما در حال ساخت اولین نمونه اولیه هستید یا وارد تولید انبوه شده‌اید، مزایای بزرگ آن—عدم نیاز به قلاب‌های سفارشی، به‌روزرسانی آسان و پوشش عالی تست—به شما امکان می‌دهد به‌صورت کارآمد تست کنید، حتی زمانی که طراحی برد شما دائماً در حال تغییر است.

برای به حداکثر رساندن سرمایه‌گذاری خود در سیستم‌های تست فلایینگ پروب، فقط اصول اولیه را به یاد داشته باشید: نگهداری و کالیبراسیون منظم داشته باشید، از داده‌های تست خود برای شناسایی روندها و بهبود فرآیند استفاده کنید، و هنگام لزوم از کمک متخصصان برای تعمیرات استفاده کنید.

نتیجه نهایی؟ در مقایسه با روش‌های قدیمی که به قلاب‌های گران‌قیمت و زمان طولانی برای راه‌اندازی نیاز داشتند، تست فلایینگ پروب پیروزی آشکاری است—به‌ویژه برای نمونه‌های اولیه، تولید انبوه کوچک و برد‌های پیچیده و با چگالی بالای امروزی.

سوالات متداول (FAQ)

سوال: تست فلایینگ پروب چگونه پوشش کامل تست را برای برد‌های مدار چاپی مدرن تضمین می‌کند؟

پاسخ: اساساً، از آنجایی که پروب‌ها می‌توانند به هر نقطه قابل دسترسی حرکت کنند — از جمله ویاهای کوچک و میکروپدها — تقریباً می‌توانند به تمام نقاط تست روی برد دسترسی داشته باشند. این ویژگی بسیار مفید است برای طراحی‌های متراکم HDI که در آنها نگهدارنده‌های تست سنتی قادر به دسترسی به تمام نقاط لازم نیستند.

سوال: آیا دستگاه‌های تست پروب پرنده برای تولید با حجم بالا کارآمد هستند؟

پاسخ: درست است که تست پروب پرنده معمولاً نسبت به ICT به ازای هر برد کندتر است. اما همیشه می‌توانید چندین سیستم را به صورت موازی راه‌اندازی کنید تا خروجی کلی افزایش یابد. برای حجم‌های بسیار بالا با طراحی‌های پایدار، بسیاری از شرکت‌ها هنوز ICT را ترجیح می‌دهند — اما معمولاً ابتدا از پروب‌های پرنده برای نمونه‌سازی و اعتبارسنجی اولیه استفاده می‌کنند.

سوال: چه نوع نگهداری منظمی برای سیستم‌های تست پروب ضروری است؟

پاسخ: موارد اصلی: پروب‌ها را به طور منظم تمیز کنید و بررسی کنید، سیستم اندازه‌گیری را کالیبره نگه دارید، به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری را دنبال کنید و معاینات مکانیکی زمان‌بندی شده را فراموش نکنید. یک برنامه نگهداری منظم کلید اصلی عملکرد بدون مشکل همه چیز است.

سوال: بهترین روش‌ها برای تست مدار چاپی (PCB) با استفاده از فلایینگ پروب چیست؟

جواب: قطعاً. همیشه یک برد «طلایی» در دسترس داشته باشید تا دقت را تأیید کنید، برنامه‌های تست خود را برای کارایی بهینه کنید، سایش پروب‌ها را زیر نظر داشته باشید، تمام تعمیرات و کالیبراسیون‌ها را ثبت کنید، اپراتورهای خود را به خوبی آموزش دهید و اطمینان حاصل کنید که بررسی‌های منظم سیستم و محیطی را انجام می‌دهید.