7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB
7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB
همانطور که میدانید فرایند تولید PCB و مونتاژ دارای مراحل متعدد است و عوامل مختلفی بر آن تاثیر میگذارد که همین سبب افزایش احتمال خطا در فرآیند تولید میشود.
به این منظور روش های مختلفی وجود دارد که میتوان تا حد امکان جلوی این خطا ها را گرفت ، اما آیا همه این روش ها استاندارد و مورد تایید هستند؟
بهتر است بدانید که در سال های اخیر چه تولید کنندگان و چه کاربران عادی که در زمینه الکترونیک فعالیت دارند بخصوص در کشور ایران، روزانه با مشکلات متعددی رو به رو میشوند که میتوان با ایجاد یک سیستم کنترل و پایش این خطا ها را به حداقل رساند.
از مزایای تست در مراحل تولید و پس از آن میتوان به چند مورد اشاره کرد از قبیل :
- شناسایی زود هنگام خطا
- افزایش بازدهی
- کاهش هزینه
- بهبود کیفیت
- افزایش ایمنی کلی مدارات
- و…
در این مقاله قصد داریم تا 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB را به شما معرفی کنیم که در همه جای دنیا شناخته شده و مورد تایید هستند.
این تست ها به شما کمک میکنند تا محصولی استاندارد و با کمترین مشکل و باگ را روانه بازار کنید .
با توجه به اینکه هر روش تست ، مزایا و معایب خود را دارد ، روش تستی بهتر است که مناسب موقعیت و بودجه شما باشد.
1- بازرسی بصری
تست و بازرسی PCB ها را میتوان به دو دسته کلی تقسیم کرد :
- تست و بازرسی بصری
- تست و بازرسی الکتریکی
اولین نوع تست که در مقاله 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB به آن میپردازیم ، بازرسی بصری است.
بازرسی بصری یا چشمی به کمک یک ذره بین یا با چشم و یا حتی با لوپ (یک نوع ذره بین قوی تر مناسب تعمیرات موبایل و…) انجام میشود تا به صورت دستی عیوبی از قبیل : جهت نادرست قطعات ، کج بودن قطعات ، مونتاژ قطعه اشتباه ،لحیم کاری نامناسب ، قطع نبودن ترک های PCB و… را شناسایی و اصلاح کنند.
این روش تست و بازرسی ، ساده ترین و اساسی ترین روش است.
مزایا :
- ارزان بودن تست و بازرسی
- آسان بودن تست و بازرسی
- بدون نیاز به تجهیزات تست
معایب :
- احتمال ایجاد خطای انسانی
- وقت گیر بودن ، کار فشرده و خسته کننده
- فقط میتوان لحیم کاری ها و اتصالات رو و زیر برد را پایش کرد
کاربرد :
برای تست مدارات و PCB هایی که تعداد المان های کمی دارند ، ساده هستند ، و اندازه قطعات بزرگ باشد.
2- تست ICT
ICT مخفف کلمه IN-CIRCUIT TESTING است.
در بین 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB در حال حاضر این نوع تست محبوب ترین و قوی ترین نوع تست است و برای تعداد بیشتر و مدارات بزرگتر از این روش استفاده میشود.
نوعی آزمایش خودکار است که در 98 درصد مواقع درست عمل میکند و در میان 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB جایگاه ویژه ای دارد.
نحوه تست در این دستگاه به این شکل است که ، پروب های الکتریکی که اکثرا از نوع پوگو پین هستند به سطح PCB و مدار متصل میشوند و با اعمال جریان الکتریکی یا سیگنال مورد نظر به هر قسمت از مدار ، آن را تست کند و مشکلات احتمالی از قبیل : اتصال کوتاه ، قطعی ، مفقودی قطعات ، نقص لحیم کاری یا جهت نادرست بعضی قطعات را اعلام میکند.
برای تست در تعداد بالا میتوان چینش پوگو پین ها را سفارشی کرد ، تا تست سریع تر و کارآمد تر باشد.
7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB – انواع پوگو پین یا پین تست
مزایا:
- قابلیت اطمینان بالا ( عملکرد درست در تشخیص مشکلات در 98 درصد مواقع)
- کارآمد و سریع در میان 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB
معایب :
- هزینه های اضافی برای پوگو پین های مختلف
- برای تعداد پایین تست مناسب نیست ، چون برای هر نوع برد باید به صورت سخت افزاری دستگاه تست دوباره تنظیم شود که وقت گیر است.
- فقط میتواند به تست پوینت ها دسترسی داشته باشد( طراح باید تست پوینت در طراحی خود قرار داده باشد.)
- نمیتوان برخی عیوب را ارزیابی کرد به عنوان مثال : لحیم کاری زیاد یا ناکافی
کاربرد :
در میان این 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB تقریبا تست ICTمناسب تر است برای تست مدارات و PCB هایی با تعداد بالا
3- تست FPT
FPT مخفف FLYING PROBE TESTING است .
یکی از کامل ترین تست ها در 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB تست FPT است.
این نوع تست معمولا برای برد مدار چاپی هایی که نمونه سازی شده اند انجام میشود به این دلیل که اولا زمان تست برای هر شیت کمی طولانی است و برای برد مدار چاپی هایی که به تولید انبوه رسیده اند تست الکتریکی زمان زیادی به طول خواهد انجامید و دوما هزینه تست نسبت به سایر تست ها پایینتر است زیرا این نوع از تست الکتریکی احتیاج به ساخت فیکسچر تست ندارد.
در این تست ، دستگاه برای کنترل اتصالات و یا قطعی های ناشی از مشکلات تولید از چند عدد پروپ که در دو طرف برد قرار میگیرند استفاده میکند و دستگاه تست به واسطه برنامه تستی که توسط نرم افزار واسط دیگری از اطلاعات اصلی طراح استخراج شده شروع به چک کردن نقاط مشخص شده برای تست مینماید
این نقاط معمولا پایه قطعاتی هستند که هنوز روی برد مونتاژ نشده اند.
همچنین نمونه های پیشرفته تر این دستگاه تست ، میتواند قطعات اکتیو یا فعال (دیود ترانزیستور و…) را تست کند و یا میتوان برای اندازه گیری ولتاژ مناطق مختلف برنامه ریزی کرد.
برای این که بخواهید با این دستگاه این تست ها را انجام دهید نیازی به یراق آلات مختلف و ماژول های متفاوت نیست ، فقط نیاز است نرم افزاری این تغییرات را اعمال کنید.
پس از تست در نهایت نرم افزار، گزارشی مبنی بر وجود قطعی و یا وصلی های موجود روی برد به صورت مختصات و یا به صورت گرافیکی به اپراتور ارائه میدهد واپراتور با توجه به این گزارش اقدام به تعمیر برد و یا خارج کردن برد از پروسه تولید مینماید.
مزایا:
- سریع در پیاده سازی و اصلاح تست
- قادر به تست از طریق انواع پد ، وایا ، تست پوینت و…
- انعطاف پذیری بالا برای تست انواع برد
- اشغال فضای کم
معایب :
- سرعت پایین در تست های انبوه
- نمیتوان مشکلاتی مثل لحیم کاری اشتباه ، نحوه چینش قطعات و مشکلات ظاهری را تشخیص داد
کاربرد :
برای تست مدارات و PCB هایی که تراکم قطعه و پد بالایی دارند ، تعداد مدار مورد نظر برای تست کم باشد و سایز PCB هم زیاد بزگ نباشد.
4- بازرسی AOI
AOI مخفف کلمه AUTOMATED OPTICAL INSPECTION است.
دستگاه AOI یا بازرسی نوری خودکار ، یک مرحله مهم از QC مدارات الکترونیکی است .
از اهمیت بازرسی AOI دربین این 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB میتوان گفت که این بازرسی ، تصویر برداری کاملی از مدارات الکترونیکی شماست.
نحوه عملکرد این دستگاه به این شکل است که برد در داخل دستگاه AOI قرار میگیرد و توسط یک دوربین ، PCB اسکن میشود و با تصاویر نمونه هایی که از قبل برای دستگاه تعریف شده مقایه میکند ، اگر مشکلی در مونتاژ وجود داشت ، آنجا را در تصویر علامت گذاری کرده و به کاربر اطلاع میدهد.
همچنین در نمونه های پیشرفته تر این دستگاه میتوان نحوه چینش قطعات و جت قطعات را نیز تشخیص داد که نیازمند این است یک بار دستگاه تنظیم شود و تصاویر برد مرجع برای دستگاه تعریف شود ، اینن کار مقداری زمان بر است و برای تولیدات انبوه مناسب است و برای برد های نمونه از نظر زمان بر بودن اصلا مناسب نیست.
این روش که تصویر مرجع هر برد به دستگاه معرفی شود باعث میشود تا دقت دستگاه افزایش پیدا کند ، اما زمان بر نیز هست.
این دستگاه را میتوانید در انتهای خط تولید خود قرار دهید تا تضمینی باشد بر کیفیت خط مونتاژ شما .
مزایا:
- اکثر مشکلات لحیم کاری قابل تشخیص است
- سازگار تر و دقیق تر از بازرسی بصری است
- کاربری آسان
معایب :
- AOI یک نوع تست نیست و بیشتر پایش و بازرسی است
- تصویر برداری فقط از لایه های بیرونی PCB های مونتاژ شده
- تنظیمات اولیه زمان بر ، برای معرفی نمونه مرجع به دستگاه
- دقت بازرسی ممکن است دقیق نباشد و کاملا وابسته به اطلاعات پایگاه داده است ( وابسته به کیفیت مدار مرجع معرفی شده به دستگاه)
کاربرد:
مناسب برای بازرسی مدارات و PCB هایی با تعداد بالا
5- بازرسی AXI
7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB -بازرسی AXI
AXI مخفف کلمه AUTOMATED X-RAY INSPECTION است.
روش AXI در مقایسه با دیگر 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB ، این روش از فناوری منحصر به فرد X-RAY استفاده میکند.
اشعه ایکس میتواند از PCB و بدنه قطعات عبور کند و تصاویر 2بعدی یا حتی 3بعدی از اتصالات و لحیم کاری ثبت کند.
این ویژگی باعث میشود تا بتوان PCB های چند لایه را نیز بازرسی کرد .
همچنین لحیم کاری های قطعاتی که پایه های آنها در زیر است مثل BGA ها را بازرسی کرد.
این نوع بازرسی در میان 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB را میتوان گفت که حتی توانایی تشخیص حفره های لحیم کاری را نیز دارد.
حفره لحیم کاری: در هنگام لحیم کاری بعضی اوقات حباب های هوا در داخل لحیم ذوب شده ایجاد میشود که از روی قلع ذوب شده قابل تشخیص نیست و در دراز مدت این حباب ها باعث پایین آمدن استحکام اتصال میشود و احتمال قطع شدن اتصال را بالا میبرد.
وقتی از دستگاه AXI در فرایند تولید استفاده شود ، میتوان اکثر مشکلات را تشخیص داد و مشکلات را در همین فرآیند تولید اصلاح کرد.
برای تعداد کم یا نمونه سازی ، تنها بازرسی پد های پنهان شده زیر تراشه ها یا لایه های داخلی کفایت میکند.
مزایا:
- نرخ بالای تشخیص عیب ها در بین 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB
-
تاکید بر کیفیت اتصالات لحیم کاری برای عملکرد طولانی مدت مدار تست شده ، نه فقط اتصالات الکتریکی
معایب :
- به اپراتور های مجرب و کاربلد نیاز دارد
- فرآیند بسیار وقت گیر و پر هزینه
کاربرد:
مناسب برای مدارات پیچیده با PCB های چند لایه و قطعات با تکنولوژی ساخت BGA
6-تست BURN-IN
تست سوختگی یکی دیگر از 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB است .
بسیار موثر و دقیق است و به شما این امکان را میدهد تا عملکرد را بررسی کنید و قبل از اینکه مدارات به بازار بروند، نقص‌های پنهان را پیدا کنید.
در تست سوختگی مدارات تحت شرایطی ، فراتر از شرایط عملیاتی مورد بررسی قرار میگیرند تا خرابی های اولیه پدیدار شوند و راندمان مدار شناسایی شود.
در نتیجه میتوان خرابی های اولیه را شناسایی کرد و برای بهبود مدار و PCB و حتی مونتاژ تمهیداتی را اندیشید.
تست BURN-IN در میان 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB که اکثرا فقط نشانگر خرابی های احتمالی و در حال حاظر هستند ، مدار را در شرایط عملیاتی شدید و بحرانی قرار میدهد .
شرایط عملیاتی تست میتواند پارامتر های مختلفی باشد، مثل :
- دما
- ولتاژ
- جریان
- فرکانس
- نویز
- امواج الکترومغناطیسی
- رطوبت
- و…
7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB – تست BURN-IN (تست تا سوختن قطعه)
داده ها و اطلاعات به دست آمده از این نوع تست ، میتواند به مهندسان در درک علت نقص ها و بهینه سازی فرآیند طراحی یا ساخت کمک کند.
مزایا:
- عملکرد را در شرایط محیطی واقعی بررسی میکند
- بالا بردن قابلیت اطمینان به محصول
معایب:
- فرآیند آزمایش ممکن است طول عمر محصول را کاهش دهد
- فرآیند زمان بر و فشرده
- نیازمند مهارت و تجربه بالا
کاربرد:
برای تولید دستگاه هایی که قرار است در شرایطی کار کنند که خرابی باید حداقل یا صفر باشد . مثل : تجهیزات پزشکی ، تجهیزات نظامی ، فضایی و…
7- تست FCT
FCT مخفف کلمه FUNCTIONAL TESTING است
یکی دیگر از 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB که میتوان به آن اشاره کرد ، تست FCT است.
همانطور که از اسم این نوع تست پیداست ، این تست در آخرین مرحله از تولید انجام میشود و عملکرد کلی برد را مورد ارزیابی قرار میدهد.
بسته به پیچیدگی طراحی و الزامات تست ، آزمایش میتواند یک تست ولتاژی ساده باشد و یا یک تست و آزمایش کامل و جامع با پروتکل های سخت گیرانه و نرم افزاری ، ساده تر بخواهیم اشاره کنیم ، میتوان گفت با یک مولتی متر یا اسیلوسکوپ هم میتوان تست FCT گرفت و با یک دستگاه با پین های تست فراوان هم میتوان تست FCT را انجام داد.(هدف تست عملکرد برد است)
به دلیل این انعطاف پذیری در نوع تست کردن ، تست عملکردی می تواند به عنوان جایگزینی برای روش های تست پرهزینه تر باشد.
در تست عملکردی ، محیط عملیاتی واقعی شبیه سازی میشود پس میتوان گفت نسبت به بقیه تست ها کامل تر و واقعی تر است.
با این حال تشخیص علت هرگونه نقص ممکن است دشوار تر باشد و بر خلاف تست سوختگی ، تست عملکردی برد هایی را که در چرخه طولانی مدت احتمال دارد که معیوب شوند را نمیتواند تشخیص دهد.
تست عملکردی 100 درصدی از یک مدار و PCB برای تعداد بالا در برد های با تراکم قطعه بالا غیر ممکن است و برای تعداد پایین میتوان تست 100 درصدی گرفت.
مزایا :
- انعطاف پذیری بالا در فرآیند تست مدارات الکترونیکی.
- تقریبا همه نوع PCB را میتوان در این روش تست کرد.
- ارزان تر و راحت تر از سایر روش های تست است و نیاز به تجهیزات خاصی ندارد.
معایب :
- میزان تشخیص عیب ، وابسته به تعداد تست های مختلف است .
- نیازمند تکنسین آموزش دیده با مهارت بالا است.
- مداری که بر روی آن تست ها انجام میشود ممکن است به دلیل تعداد تست های مختلف با تعداد بالا ، آسیب ببیند.
کاربرد:
برای تست مدارات و PCB هایی با تعداد کم
نتیجه گیری از موضوع 7 نوع تست و پایش در طول ساخت و مونتاژ PCB
خوب همانطور که مطالعه کردید ، روش های مختلف و گوناگونی برای تست مدارات الکترونیکی در فرآیند تولید و پس از آن وجود دارد .
این روش ها وابسته به بودجه و تیراژ و نوع مدارات شما میتواند متفاوت باشد و بستگی به شما دارد که میخواهید در چه سطحی فعالیت کنید .
تست و بازرسی در فرآیند تولید مزایایی دارد مثل : پایین آمدن هزینه ها ، بالارفتن کیفیت ، صرفه جویی در وقت ،افزایش ایمنی محصولات تولیدی و…
متوجه شدیم که تست هایی مثل AXI درجه اعتبار بالایی دارند و دقت تشخیص عیوب در این روش بالا است و همچنین در تست BURN-IN متوجه شدیم که مدار را تا حداکثر پارامتر های قابل تحمل تست میکنند تا حداکثر کیفیت قطعات و PCB و سایر المان ها را سنجش کنند ، اما این روش ها مخصوصا AXI هزینه زیادی دارد و وقت زیادی هم میبرد اما قابل اعتماد هستند و مناسب صنایعی همچون پزشکی و نظامی و… هستند.
همچنین روش های دیگر هم از درجه اعتبار خاص خود برخوردار هستند و با توجه به هر موقعیت میتوانند بهترین گزینه برای تست شما باشند.
شرکت مرصا هم در زمینه تست و بازرسی میتواند به شما خدماتی ارائه بدهد از جمله تولید دستگاه های تست بنچ مخصوص مدارات شما تا با خیال راحت از عملکرد صحیح مدارات خود در شرایط مختلف اطمینان حاصل کرده و به تولیدات خود اعتبار ببخشید.
همچنین شرکت مرصا میتواند به شما در زمینه های دیگری خدمات بدهد از قبیل :
- طراحی و تولید صفر تا صد مدارات الکترونیکی
- مونتاژ SMD و THT دستی و ماشینی
- خدمات تولید PCB
- تامین قطعات
- و….
در حال حاضر به عنوان کارشناس تکنولوژی خط چاپ و مونتاژ در کارخانه مرصا فعالیت می کنم. مدرک کارشناسی رو در رشته مهندسی الکترونیک از دانشگاه فنی شهید منتظری گرفتم . از سال 95 به صورت تخصصی توی حوزه الکترونیک فعالیت دارم و تجربیات و مطالعات شخصیم رو به اشتراک می گذارم.
