در حالی که سطح فناوری روز به روز پیچیده تر میشود، از سویی دیگر اهمیت بهبود فرآیندهای کنترل کیفیت در سه مرحله ی قبل، در حین و پس از تولید، ضروریتر میگردد. به همین جهت، انواع آزمون هایی مانند بازرسی و آزمون خودکار نوری (AOI) و بازرسی خودکار اشعه ایکس (XAI)، به آزمون سنتی درون مدار (ICT) اضافه شده‌اند.
هنگام انتخاب یک روش یا انتخاب ترکیبی از روش های آزمون، سطح پیچیدگی PCB (برد مدار چاپی) در نظر گرفته می شود، مثلا برای انتخاب روش آزمون باید بدانیم هدف ما از تحلیل نتایج این آزمون چیست یا فرایند تولید PCB که قرار هست تست شود، چه نوعی بوده است.
تست درون مدار (ICT)
ICT (In-Circuit Test) به ما این امکان را می دهد که در مدار، هر نوع خرابی ها مانند باز شدن، اتصال کوتاه و … را پیدا کنیم.
آزمون بستر میخی شکل
این یک آزمون قدیمی است و مانند بستری از میخ است و از این رو این نام را گرفته است. پین‌های کوچک pogo با فنر، روی این بستر، در چند نقطه، تماس با برد مدار ایجاد میکند. هر پین pogo با یک گره کریکات تماس برقرار می کند، به این ترتیب فشاری به دستگاه تحت آزمایش (DUC) وارد می شود و صدها اتصال به طور همزمان آزمایش می شوند. با استفاده از این تکنیک می توانیم عیوب اجزا را پیدا کنیم، همچنین انحراف پارامتر، پل اتصال لحیم کاری، جابجایی، باز شدن و … را در مدار جستجو کنیم.
پین های محبوب پوگو در محصولات تولید کنندگان مشهور معروف مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال اپل و مایکروسافت.از آنجایی که صنعت تست نیمه هادی در سال های اخیر رونق گرفته است، عملکرد پین های آزمایشی فنری به طور قابل توجهی بهبود یافته است. در پاسخ به توسعه فناوری، اندازه محصول باید به حداقل برسد. برای برآوردن مشخصات کانکتور، پین های تست فرآیند نیمه هادی بر روی کانکتورهای پین pogo اعمال می شود. پین پوگو ساخته شده توسط پروب میانی تقریباً کمتر از 2 میلی متر است و کمتر از 0.1 میلی متر نادر است.
تست بستر میخی، برای PCBA ساده و برای سیستم های تولید انبوه مناسب است و برای این موارد، هزینه پایینی دارد و سریع است.
ولی برای اجزای با چگالی بالا یا PCB های ادغام شده در مقیاس بزرگ که کوچک سازی نقش اصلی را در آنها ایفا می کند، نمیتوان به خوبی از این تست استفاده کرد و مشکلات فنی ایجاد میشود. به همین دلیل با گذشت زمان کم کم تکنیکهای جایگزینی برای این نوع آزمون ابداع شده است.
آزمون حسگر پرواز
با این آزمون میتوانیم، محدودههای کوچکتر را نیز تست کنیم. میتوانیم به گام تست حداقل تا ۰.۲ میلی‌متر دسترسی پیدا کنیم. در این آزمون، برد PCB وارد محیط آزمایشی میشود که در آن حسگرها با پدها و گذرگاه‌ها در تماس هستند و در برد، به دنبال موقعیتهای باز یا اتصال کوتاه میگردند. این سیستم مجهز به دوربینی است که شکل قطعات الکترونیکی، اندازه آنها و ارزش آنها را به عنوان مثال مقدار مقاومت و ظرفیت را تجزیه و تحلیل میکند. همچنین می تواند قطبیت عناصر را تحلیل کند و در نهایت عناصر جامانده را نیز اطلاع دهد.
آزمون بازرسی نوری خودکار (AOI)
آزمون بازرسی AOI به ما امکان تجزیه و تحلیل خرابی های مونتاژ و ساخت را می دهد. برد PCB توسط یک یا چند دوربین، تجزیه و تحلیل می شود، سپس این تصاویر از طریق نرم افزار با بردی که به عنوان پارامتر اصلی، معمولاً “برد طلایی” نامیده می شود (و یا با مشخصات طراحی)، مقایسه می شود.
این نوع آنالیز معمولاً در انتهای خط مونتاژ انجام می شود تا از کیفیت نهایی PCB اطمینان حاصل شود. برخی از ماشین‌های Pick and Place از این فناوری برای جلوگیری از نقص در قرارگیری و هم‌ترازی اجزا استفاده می‌کنند.
این آزمون به ما این امکان را میدهد تا در فرآیند مونتاژ PCB، نمونه اولیه را نظارت کنیم و سپس عیوب جابجایی و مونتاژ قطعات را طبقه بندی و تصحیح کنیم.
معمولاً تجهیزات AOI در مراحل مختلف خط مونتاژ قرار می گیرند تا بتوان وضعیت خاص ساخت را به صورت آنلاین رصد و زمینه لازم برای تنظیم تکنیک ساخت را فراهم کرد.
می توان به سه نکته مهم اشاره کرد:
قبل از استفاده از خمیر لحیم کاری، میتوانید کنترل کنید که مقدار خمیر اعمال شده دقیق باشد، نه بیشتر و نه کمتر.
همچنین می توانیم در جوشکاری پل های بین لنت ها از عدم تراز جلوگیری کنیم.
مهم است که قبل از فرآیند لحیم کاری مجدد، یک نقطه کنترل AOI را ایجاد کنید، به این ترتیب میتوانیم اطمینان حاصل کنیم که قطعات قبل از تکمیل فرآیند لحیم کاری به درستی در جای خود قرار گرفته‌اند. در نهایت، این آزمون عیوب برد را شناسایی میکند.
آزمون بازرسی خودکار اشعه ایکس (XAI)
استفاده از فناوری های اشعه ایکس برای بازرسی برد PCB ابزار قدرتمندی برای تجزیه و تحلیل خرابی ها، به ویژه برای تجزیه و تحلیل لحیم کاری یک برد است. این فناوری به ما اجازه می دهد تا داخل لحیم کاری را مشاهده کنیم و متوجه شویم که آیا حباب، پرشدگی و … در لحیم وجود ندارد.
بازرسی اشعه ایکس به ما این امکان را می دهد که لحیم کاری داخل و زیر یک تراشه را مشاهده کنیم و بررسی کنیم که آیا همه اتصالات به درستی انجام شده اند یا خیر. برای انجام تجزیه و تحلیل تصویر، از فناوری های دو بعدی و سه بعدی استفاده می شود.
بازرسی های دوبعدی به دنبال ترک ها، پل ها، تراز ضعیف یا لحیم کاری ناکافی هستند. این فرایند کم هزینه است. همچنین گزینه بازرسی اشعه ایکس به صورت 5 بعدی نیز وجود دارد. با استفاده از این روش بازرسی می توانیم سه برش جداگانه بین BGA و گوی های لحیم ایجاد کنیم، همچنین وارد گوی های لحیم کاری شده و ارتباط بین گوی ها و لنتها را به صورت عمیق ارزیابی کنیم. بنابراین، میتوان با این روش آزمون ایراداتی پیدا کرد که با روش دیگر ممکن نباشد.
چه روش آزمونی را برای بررسی عیوب لحیم کاری برد انتخاب کنیم؟ ICT، AOI یا XAI؟
اول، ما باید در نظر بگیریم که مجبور نیستیم بین این روش ها، یکی را انتخاب کنیم، بلکه باید بفهمیم که از هر یک از آنها برای چه کاری استفاده خواهیم کرد، چگونه و چه زمانی آنها را ترکیب کنیم. این مطلب به سطح پیچیدگی برد PCB ما و همچنین به نوع عیب مورد نظر بستگی دارد.
لازم به ذکر است که برد PCB ممکن است پیچیده نباشد، اما شامل دستگاه های BGA می شود. به خاطر بسپارید اگر یک جزء BGA داشته باشیم، تنها فناوری اشعه ایکس به ما امکان تجزیه و تحلیل جزئیات را می دهد.
همچنین باید در نظر داشته باشیم که پارامتر زمان تعیین کننده مقدار پول وهزینه لازم است و XAI یک فناوری بازرسی کم سرعت در مقایسه با AOI است که با آن هزینه PCBA بالاتر خواهد بود.
به عنوان جمع بندی نهایی، باید بگوییم که همیشه انجام یک آزمون ICT توصیه می شود. علاوه بر این، اگرچه هزینه استفاده از بازرسی های XAI بیشتر است، اما PCB هایی وجود دارند که به دلیل وجود اجزای BGA نیازمند این روش تستی هستند ولی به دلیل اینکه برخی از خرابی های لحیم کاری فقط با XAI قابل تشخیص نیست، استفاده ترکیبی از همه تکنیک ها به طور چشمگیری شکست و ضایعات فرآیند را کاهش می دهد.
