تست PCBA چیست: همه آنچه باید بدانید

برد مدار چاپی (PCB) یکی از مهمترین وسایل الکترونیکی است که در دنیای مدرن مورد استفاده قرار گرفته است.

ما نمی‌توانیم به هیچ دستگاه الکترونیکی و فناوری واحدی فکر کنیم که به PCB نیاز نداشته باشد. قبل از استفاده از PCB، مراحل سختگیرانه خاصی وجود دارد که PCB قبل از مونتاژ مناسب باید طی کند. یکی از مهمترین و آخرین مراحل قبل از مونتاژ  PCB این است که PCBA (مجموعه برد مدار چاپی) تست شود. این مرحله ضروری است زیرا تضمین می کند که سازندگان، PCBA معیوب را دریافت نمی کنند. بنابراین، اگر می خواهید در مورد تست PCBA بیشتر بدانید، در آدرس مناسبی آمده ­اید.

قبل از اینکه به جزئیات اصلی بپردازیم، اجازه دهید مروری کوتاه بر معنای فنی تست PCBA داشته باشیم.

تست PCBA چیست؟

تست PCBA فرآیند تعیین رسانایی الکتریکی یک برد مدار چاپی حاوی قطعات الکترونیکی با استفاده از مقادیر کمیت­های ورودی و خروجی است.

روابط عددی بین نقاط تست متمایز در آزمایش آیتم PCBA مانند ولتاژ و جریان وجود دارد. برای بررسی اینکه آیا برد PCBA واقعی با الزامات طراحی مطابقت دارد، باید از تجهیزات تست حرفه ای یا یک مولتی متر دستی برای تشخیص نقاط تست استفاده شود. تست PCBA گام مهمی در حصول اطمینان از کیفیت ساخت مدار است. هر سازنده PCBA باید استانداردهای تست PCBA را رعایت کند و آزمایشات را مطابق با برنامه آزمایش مشتری انجام دهد.

آزمایش PCBA بر اساس یک اصل مشخص انجام می­گیرد.

قواعد تست PCBA چیست؟

فیکسچر FCT (Functional Circuit Test) نقاط تست روی برد مدار PCBA را به هم متصل می کند تا یک مدار کامل ایجاد کند و کامپیوتر و برنامه نویس را به هم مرتبط  کند و نرم افزار MCU (واحد میکروکنترلر) را آپلود می کند. برنامه MCU عملکرد ورودی کاربر را دریافت می­کند و محاسباتی را برای روشن و خاموش کردن مدارهای همسایه یا چرخش موتور درایو اعمال می کند. برای تکمیل آزمایش آیتم PCBA، مقادیر ولتاژ و جریان را بین نقاط تست روی فیکسچر FCT مشاهده کنید و بررسی کنید که این اقدامات ورودی و خروجی با طراحی سازگار هستند.

اما فیکسچر FCT (تست مدار عملکردی) تست PCBA چیست؟

حجم زیادی از بردهای مدار PCBA باید مورد بررسی قرار گیرد، و یک دستگاه تست PCBA مربوطه اغلب برای کمک به این امر ارائه می‌شود. برای تحقق هدف آزمایش سریع PCBA، فیکسچر تست PCBA ، سوزن‌های تست و نقاط تست روی برد PCB را به هم متصل می‌کند، ولتاژ، جریان و سایر داده‌های ضروری را به‌دست می‌آورد و سپس آن را روی صفحه نمایش دستگاه آزمایشی نمایش می‌دهد. مهندسان طرح‌های آزمایشی خود را تجزیه و تحلیل می‌کنند، نقاط تست PCB را رزرو می‌کنند و زمانی که مشتریان در حال طراحی بردهای PCB هستند، مستندات آزمایشی حرفه‌ای یا طرح‌های آزمایشی را به تولیدکنندگان ارائه می‌دهند.

همانطور که تا به حال حدس زده اید که تست PCBA آنطور که به نظر می رسد ساده نیست. تکنسین ها باید با بسیاری از پیچیدگی ها و مراحل پیچیده برای آزمایش PCBA دست و پنجه نرم کنند. تست PCBA بسته به نیاز شما به انواع مختلفی تقسیم می شود. در ادامه به هر نوع به طور عمیق بحث خواهیم کرد.

انواع تست PCBA چیست؟

روش های مختلفی برای تست PCBA وجود دارد و سازندگان بهترین راه را برای آنها انتخاب می کنند. با این حال، ما قصد داریم به معروف ترین روش های تست PCBA که در سراسر جهان توسط سازندگان بین المللی استفاده می شود، اشاره کنیم. روش های شناخته شده تست PCBA به شرح زیر است:

• تست نوری خودکار (AOI)
• روش تست درون مدار ICT (In-Circuit Test)
• خودآزمایی داخلی
• بازرسی اشعه ایکس (XAI)

– تست نوری خودکار  (AOI):

این تست بسیار سریع است. اما فقط سطح برد را بررسی می­کند و از داخل برد اطلاعاتی بدست نمی­دهد. برای استفاده از تست نوری خودکار، PCB معمولاً پس از لحیم کاری مجدد در مونتاژ SMT (فناوری نصب سطحی) آزمایش می شود. برای به دست آوردن عکس از مجموعه PCB، این روش از دوربین ها یا میکروسکوپ های متعددی استفاده می کند. پس از آن عکس ها با استفاده از نرم افزار با عکس های مرجع مقایسه می شوند. این روش همچنین می تواند کیفیت محصول نهایی را آزمایش کند و یک رکورد بصری از روند مونتاژ PCB ارائه دهد. تست نوری خودکار، بازرسی بصری انسان را با دقت و سرعت بیشتر جایگزین می کند. قطعات از دست رفته، نامناسب بودن، ناهماهنگی، کیفیت کلی و اندازه گیری های مجموعه PCB همگی مشکلات رایجی هستند که با AOI قابل تشخیص هستند. همانطور که به راحتی می توانید حدس بزنید که چرا این فرآیند به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، به دلیل سرعت آن است و در عرض چند ثانیه نتیجه می دهد. علاوه بر این، می توانید این تست را روی هر حجمی از PCB انجام دهید. با این حال، شما فقط می توانید نتیجه آزمایش سطح PCB را دریافت کنید. به همین دلیل است که باید از تست دیگری نیز استفاده کنید که نتایج ساختار داخلی PCBA را به شما دهد.

– روش تست درون مدار (ICT):

تست درون مدار (ICT) روی PCB در پایان مونتاژ PCB اجرا می شود. ICT یک ساختار پیچیده است که شامل عملکردهای چند ماشین به طور همزمان است. حسگرهای آزمایشی که به مکان های تست روی PCB متصل می شوند، سیستم تست را به PCB متصل می کنند. مدارها و قطعات در برابر مقادیر بحرانی آزمایش الکتریکی می شوند. عیوب ساخت را تشخیص می دهد و عملکرد PCB را بر اساس مشخصات تأیید می کند. اتصال کوتاه در لحیم کاری، قطعات از دست رفته، خرابی قطعات، پین های برجسته، جابجایی قطعات، و مشکلات لحیم کاری ضعیف، شایع ترین نقص هایی هستند که ICT می تواند تشخیص دهد. تست استاندارد بستر میخی و تست حسگر پرواز دو تست موجود برای تست درون مدار هستند.

– تست استاندارد بستر میخی:

فیکسچرها برای اتصال PCB مونتاژ شده به تستر در ماشین های ICT استفاده می شوند. یک فیکسچر از سوزن حسگر ساخته شده است که به نقاط تست مشخص شده روی PCB متصل است. سیم های فیکسچر حسگرها را به پین های رابط فیکسچر متصل می کنند. این کابل ها به شما این امکان را می دهند که حسگرها را با سایت های مختلف تست PCB تعویض کنید. پین‌های روی فیکسچر با پین‌های روی ماژول تست ارتباط دارند. از طریق این رابط، تستر یک سری سیگنال های مختلف را به PCB ارسال می کند و سیگنال ها را پس می گیرد. برای تشخیص هر گونه ناهنجاری، تستر سیگنال های دریافتی از PCB را با سیگنال های استاندارد برای PCB مشخص شده مقایسه می کند. ماشین آلات برای تست در مدار وجود دارد. از آنجایی که دستگاه نمی تواند به نقاط آزمایش بر روی PCB های جدید با بسته بندی متراکم دسترسی داشته باشد، و با پیچیده تر شدن PCB ها، این روش کمتر و کمتر محبوب می شود. علاوه بر این، این روش بسیار گران است و بر روی تخته های مدرن با بسته بندی متراکم کار نمی کند.

– تست حسگر پرواز ICT:

آزمایش حسگر پرواز یکی دیگر از أنواع تست ICT است که آزمایش‌هایی را با استفاده از دو یا چند حسگر انجام می‌دهد که می‌توانند روی برد PCB بر روی پدهای آزمایشی حرکت کنند و تست ها را به ترتیب انجام دهد. این روش را می توان برای آزمایش PCB های با چگالی بالا، PCB هایی که در دستگاه های تست ICT معمولی قرار نمی گیرند و PCB هایی با اتصالات کوچک (گام تست 0.2 میلی متر) استفاده کرد. در این تست، شما نیازی به وسایل تست ندارید. با این حال، این فرآیند سریع نیست و نسبتاً زمان زیادی می برد.

– تست خودآزمایی داخلی:

این روش به مجموعه PCB اجازه می دهد تا خودآزمایی کند. سیستم‌های BIST با کاهش مدت چرخه تست و کاهش راه‌اندازی پیچیده­ی تست درون مدار (تست با حسگر)، تست مونتاژ PCB را ساده‌تر می‌کنند. این روش در آخرین مرحله مونتاژ PCB اجرا می شود. این فرآیند بسیار قابل اعتماد است و حتی در فرآیند تعمیر به سازندگان کمک می کند.

– تست بازرسی اشعه ایکس:

این تست بالاترین دقت را دارد اما گران ترین روش است.  بازرسی اشعه ایکس برای کشف خطاهایی که با استفاده از بازرسی نوری خودکار (بازرسی سطحی) قابل مشاهده نیستند استفاده می شود و عیوب لحیم کاری داخل برد و زیر تراشه را بررسی می­کند. به عبارتی روش AXI برای تأیید اتصالات لحیم کاری در زیر بسته های ساختار شبکه توپی (BGA) با اتصالات لحیم زیر بسته بندی تراشه استفاده می شود. در فرآیند تولید، بازرسی اشعه ایکس معمولاً به صورت نمونه انجام می شود. این روش اغلب برای بررسی عیوب داخلی در ویفرهای سیلیکونی استفاده می شود. AXI در دو فرمت 2 بعدی و 3 بعدی قابل دسترسی است. این روش اغلب به عنوان یک روش آزمایش مونتاژ PCB بسیار گران قیمت در نظر گرفته می شود. از آنجایی که این تکنیک شامل اشعه ایکس می‌شود، بالاترین سطح دقت را در آزمایش به شما می‌دهد، اما با این وجود، به هزینه دستگاه بالایی نیاز دارد.

جزییات و کاربرد بیشتر مواردی که در این مقاله آورده شد را میتوانید در مقاله “معرفی آزمون های برد” دنبال کنید…