قبل مغادرة لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) ولوحات الدوائر المطبوعة المُجمّعة المصنع، تخضع لاختبارات دقيقة لاكتشاف أي مشاكل في الدوائر أو التوصيلات الكهربائية. تساعد هذه الاختبارات على ضمان موثوقية اللوحات وأدائها الجيد في المنتجات النهائية. ويستخدم العديد من مُصنّعي لوحات الدوائر المطبوعة أسلوب اختبار شائع يُسمى اختبار المسبار الطائر. في هذه المقالة، سأشرح ماهية اختبار المسبار الطائر، وكيفية عمله، وطرق الاختبار الأخرى الشائعة للوحات الدوائر المطبوعة. PCBAوللبدء، دعونا نلقي نظرة على ما يحدث بالضبط أثناء اختبار المسبار الطائر.
ما هو اختبار مسبار الطيران PCB؟
يستخدم اختبار المجسات الطائرة مجسات متحركة يمكنها الاتصال بعدة نقاط اختبار على اللوحة في آنٍ واحد. تعتمد هذه الطريقة على مجسات يمكنها التحرك والطيران إلى مواقع مختلفة على لوحة الدائرة. تتصل المجسات بكلٍ من الجزء العلوي والسفلي من اللوحة للوصول إلى نقاط الاختبار. يمكنها التنقل لاختبار موصلات أو مكونات مختلفة، ثم الانتقال إلى منطقة أخرى من اللوحة لاختبار شيء آخر. ونظرًا لأن المجسات غير محدودة في وصولها إلى اللوحة ويمكنها اختبار عدد لا يحصى من نقاط التوصيل، فإن اختبار المجسات الطائرة يوفر حلاً اقتصاديًا للوحات في مراحل التطوير المبكرة. فهو يُجري فحوصات غير كهربائية للسعة، ووظيفة الصمام الثنائي، والمحاثة، وفتحات التوصيل، والمقاومة، والقصر، وغيرها.
كيف تعمل عملية اختبار المسبار الطائر؟
- يأخذ مهندس الاختبار بيانات CAD للوحة الدوائر المطبوعة المراد اختبارها. تُدخل هذه البيانات في برنامج الاختبار، مما يُمكّن وحدة الاختبار من رسم مخطط لوحة الدوائر المطبوعة. PCB مكوناتويتم دمج البيانات مع مواصفات اللوحة لتحديد المناطق التي تحتاج إلى اختبار.
- تُوضع الوحدة قيد الاختبار (UUT) على جهاز الاختبار عبر حزام ناقل. وقد صُممت المجسات للتحرك على طول المحور XY للوحة، من نقطة إلى أخرى. وهذا يسمح للموصلات بالاتصال بكل نقطة اختبار على حدة.
- عند ملامسة المسبار، يُمرر تيار كهربائي عبر كل وصلة. يتدفق التيار عائدًا عبر نظام إرسال متعدد وأجهزة استشعار لقياس الإشارة. المكونات غير الخاضعة للاختبار محمية لتجنب تشويش الإشارة. تكشف القراءات عن أي قصر كهربائي أو مكونات معيبة. توفر كاميرا رؤية مقربة لوحدة UUT لتحديد المشاكل المادية.
مزايا و تحديداختبارات المسبار الطائر
مزايا اختبار المسبار الطائر
- لا توجد تركيبات مخصصة
يُغني اختبار المجسات الطائرة عن تركيبات مخصصة باهظة الثمن ومُستهلكة للوقت. يُمكن برمجة المجسات لاستهداف أي نقطة اختبار على اللوحة بدون تركيبات. تُوفر هذه المرونة الوقت والتكلفة مُقارنةً باختبارات "سرير المسامير" التي تتطلب تصميم وتصنيع تركيبات مُخصصة. بالنسبة للألواح ذات الحجم الصغير أو النماذج الأولية، يُعدّ المجس الطائر حلاً مثاليًا للاختبار بدون تركيبات.
- الإعداد السريع
من أهم مزايا اختبار المجسات الطائرة إمكانية إعداد عملية الاختبار في وقت قصير نسبيًا. فهي تعتمد على مجسات طائرة قابلة للبرمجة، ويمكن تهيئتها بسرعة للاتصال بنقاط الاختبار على لوحة دوائر مطبوعة.
- مجموعة واسعة من خيارات الاختبار
يمكن للمجسات الطائرة إجراء مجموعة كاملة من أنواع الاختبارات أثناء مرور واحد، بما في ذلك اختبارات الاستمرارية والمقاومة والسعة والجهد والاختبار الوظيفي.
- القدرة على التكيف
في حال تغيير تصميم اللوحة، يُمكن إعادة برمجة المجسات الطائرة بسرعة إلى التصميم الجديد دون الحاجة إلى تعديل الأدوات. هذا يُقلل التكاليف والتأخير.
حدود اختبار المسبار الطائر
- عدم القدرة على التحقق من صحة الدوائر الحية
لا يُشغّل اختبار المسبار الطائر الدائرة الكهربائية أثناء الاختبار، مما يمنع التحقق من سلامة المنتج. ولا يُتيح عدم تشغيله سوى اختبار جزئي.
- الأذى الجسدي المحتمل
قد يؤدي التلامس المباشر من المجسات إلى ثني أو إتلاف أسطح الثقوب والوسادات على اللوحة. يرى بعض المصنّعين هذه الثنيات الصغيرة عيوبًا، إلا أن تحسين تقنية المجسات قد يُحلّ هذه المشكلة.
- خطر اللحام السيئ
أحيانًا تلامس المجسات أسلاك المكونات بدلًا من هبوطها على منصات الاختبار. قد يؤدي هذا التلامس إلى إضعاف أو فك وصلات اللحام.
- غير مثالي للألواح المعقدة ذات الحجم الكبير
يجب أن يغطي العدد المحدود من المجسات جميع نقاط الاختبار عبر لوحات كبيرة ومعقدة وعالية الحجم. تُصبح هذه التغطية الواسعة المطلوبة مشكلةً وغير فعالة مقارنةً بحلول مثل اختبار التركيبات.
اختبار المسبار الطائر مقابل. اختبار داخل الدائرة (ICT)
عند اختبار تجميعات لوحات الدوائر المطبوعة المكتملة، يتعين على المصنّعين الاختيار بين منهجين أساسيين: اختبار المسبار الطائر (FPT) واختبار الدائرة الداخلية (ICT). يهدف كلا المنهجين إلى التحقق من الأداء العام للوحة وتحديد أي مشاكل في تجميع لوحات الدوائر المطبوعة أو أعطال في مكوناتها، ولكنهما يستخدمان تقنيات ومعدات مختلفة لإجراء الاختبار.
ما هو الاختبار داخل الدائرة (ICT)؟
اختبار الدائرة الداخلية (ICT) هو أسلوب يعتمد على تركيبات مخصصة لاختبار لوحات الدوائر المطبوعة المجمعة. تتضمن هذه التركيبات مجسات موضوعة بدقة لإنشاء توصيلات كهربائية مع نقاط الاختبار على اللوحة قيد التقييم. تتيح هذه التركيبات الوصول إلى الأجزاء المهمة من الدائرة لحقن إشارات الاختبار وأخذ القياسات للتحقق من صحة التجميع. تتحقق أنظمة اختبار الدائرة الداخلية من العيوب الشائعة في تجميع لوحات الدوائر المطبوعة، مثل الدوائر المفتوحة أو القصيرة، أو المكونات المفقودة أو المُدخلة بشكل خاطئ، أو قيم المقاومات/المكثفات غير الصحيحة. من خلال تصميم تركيبات مصممة خصيصًا لـ تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلوريمكن اختبار جميع المكونات الرئيسية وعقد الدائرة بكفاءة في وقت واحد لتغطية الاختبار الكامل.
الفرق بين اختبار المسبار الطائر واختبار الدائرة
بينما يعتمد اختبار تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (ICT) على رفوف كبيرة من التركيبات المخصصة المعقدة، فإن اختبار المجسات الطائرة يتبنى نهجًا أكثر مرونة باستخدام مجسات يمكنها التحرك عبر اللوحة وتلامس نقاط الاهتمام. بدلًا من تطوير أدوات مخصصة، تعتمد أنظمة FPT على برمجة مُطوّرة من بيانات CAD تُوجّه المجسات إلى مواقعها المستهدفة على كل لوحة بشكل ديناميكي. على الرغم من أن كلتا الطريقتين تتضمنان الاختبار عبر المجسات، إلا أن FPT وICT يختلفان اختلافًا كبيرًا في التطبيق العملي:
- فعالية التكلفة
تتجنب تقنية FPT تكاليف التثبيت الباهظة من خلال البرمجة لأي تخطيط استنادًا إلى بيانات CAD المتاحة.
يمكن اختبار تشغيلات النماذج الأولية أو اللوحات منخفضة الحجم دون الحاجة إلى الاستثمار في تجهيزات مخصصة. ومع ذلك، فإن تشغيلات الإنتاج بكميات كبيرة جدًا مع تصاميم ثابتة قد تبرر تكلفة تجهيزات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات.
- سهولة الوصول والشمولية
يجب تصميم المسامير الثابتة الكبيرة لتركيبات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات خصيصًا لكل لوحة، وقد تواجه قيودًا في الوصول المادي. في المقابل، يستخدم اختبار المسبار الطائر مجسات متحركة صغيرة الحجم يمكنها الوصول إلى أي مكان تقريبًا على اللوحة دون مشاكل.
- المرونة
عند التبديل بين تصاميم مختلفة للوحات الدوائر المطبوعة، يتعين على مهندسي اختبار تكنولوجيا المعلومات والاتصالات الخضوع لإجراءات تحويل مطولة لإعادة ضبط تعيينات الدبابيس. ومع ذلك، يمكن لأنظمة اختبار المسبار الطائر تكييف الاختبار بسرعة عبر برامج لمختلف اللوحات. هذا يجعل اختبار FPT أكثر ملاءمة للإنتاج عالي المزيج ومنخفض الحجم.
- تغطية الاختبار
تعتمد اختبارات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات على "مجموعة مسامير" متوازية للوصول إلى عدة نقاط في وقت واحد والتحقق الكامل من الأداء القوي. على الرغم من أن مجسات اختبار المسبار الطائر سريعة الحركة، إلا أن الطبيعة التسلسلية للاختبار قد تغفل أنواعًا معينة من العيوب. كما يصعب اكتشاف العيوب الوظيفية دون استخدام الطاقة أثناء اختبار الأداء الأولي (FPT).
طرق أخرى شائعة الاستخدام لاختبار لوحات الدوائر المطبوعة
بالإضافة إلى اختبار المسبار الطائر واختبار الدائرة، يجب أن تخضع لوحات الدوائر المطبوعة لمجموعة متنوعة من الاختبارات الأخرى للتحقق الكامل من أدائها وجودتها. من تقنيات اختبار لوحات الدوائر المطبوعة الشائعة الأخرى:
- اختبار وظيفي
يُجرى الاختبار الوظيفي للتحقق من عمل لوحة الدوائر المطبوعة بشكل صحيح، ومن أن جميع الدوائر والمكونات والواجهات تعمل كما هو مُصمم لها. عادةً، تتضمن هذه العملية ربط لوحة الدوائر بجهاز اختبار، ثم تقييم أدائها.
- الفحص البصري
هذا هو الاختبار الأساسي الذي يستخدمه مصنعو لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يتضمن ببساطة فحص اللوحة المكتملة بعناية للتحقق من أي عيوب أو عيوب ملحوظة. أثناء الفحص البصري، يقوم الفنيون بفحص جميع أجزاء اللوحة بحثًا عن مشاكل مثل ضعف وصلات اللحام، أو وضع المكونات بشكل غير صحيح، أو وجود آثار تالفة، أو تلوث اللوحة، وغيرها.
- الأشعة السينية التفتيش
إحدى طرق الاختبار الأكثر تقدمًا المستخدمة في لوحات الدوائر المطبوعة هي فحص الأشعة السينية.
يتيح هذا للمصنعين النظر داخل اللوحة وتحديد أي مشكلات مخفية لا يمكن اكتشافها من خلال الفحص البصري الأساسي.
- اختبار EMI
غالبًا ما تتعرض لوحات الدوائر المطبوعة إلى التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) الاختبار. يُقيّم هذا الاختبار مدى قدرة اللوحة على تحمل التشغيل الطبيعي في بيئات ذات ضوضاء وتداخل كهرومغناطيسي.
- اختبار كهربائي
تركز إحدى المجموعات الأساسية من الاختبارات الخاصة بلوحات الدوائر المطبوعة على التحقق من صحة الخصائص الكهربائية الرئيسية للوحة نفسها. الاختبارات الكهربائية يتضمن فحوصات للمقاومة والمحاثة والسعة.
