خمسة تحديات اختبار التصنيع لتجميع لوحة الدوائر المطبوعة المعقدة

يتزايد تعقيد مجموعة لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA) وكذلك الحاجة إلى الاختبار لضمان الجودة والموثوقية والوظائف على أرضية التصنيع الإلكترونية.

مع استمرارنا في دفع حدود ما هو ممكن مع الإلكترونيات ، يستمر الطلب على النظم الإلكترونية الموثوقة والعالية الأداء في النمو. ونتيجة لذلك ، فإن تعقيد تجميع لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA) ينمو وكذلك الحاجة إلى الاختبار لضمان الجودة والموثوقية والوظائف على أرضية التصنيع الإلكترونية.

التحدي رقم 1: زيادة كثافة ثنائي الفينيل متعدد الكلور والطلب العالي الحجم في التصنيع

مع تقدم التقدم التكنولوجي للأمام ، كان هناك تغيير كبير في الرغبة في الأجهزة المدمجة والمصممة بشكل معقد. وقد أثار هذا تطورًا كبيرًا في تصميم PCBA ، يتميز بتطورين رئيسيين:

• تصغير الجهاز ، استجابة للطلب المتزايد على كل شيء أصغر وأسرع. نتيجة لذلك ، يزيد المصممون بنشاط من وظائف PCBA ، وبالتالي زيادة عدد المكونات التي تتطلب الوصول إلى الاختبار.

• يوجد حجم كبير من ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وعلى الرغم من أن الزيادة في الوصول إلى الاختبار أمر لا مفر منه ، فإن هذا النمو في الحجم قد خلق عنق الزجاجة في أنظمة اختبار الدوائر (ICT).

تعني معالجة هذه التحديات الاستفادة من التكنولوجيا التي يمكن أن تستوعب المزيد من العقد الاختبار. هذا يعني في النهاية زيادة القدرة والسماح بمعالجة لوحات أكبر.

التحدي رقم 2: اختبار قصير أطول على عقدة العدوى عالية

الاختبار القصير هو اختبار قياسي غير مدعوم يتم إجراؤه أثناء تكنولوجيا المعلومات والاتصالات. يقوم هذا الاختبار بالتحقق من السراويل القصيرة غير المرغوب فيها بين المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يساعد الاختبار القصير أيضًا على حماية اللوحة من الأضرار في مرحلة الاختبارات التي تعمل بالطاقة اللاحقة. مع تطور التكنولوجيا ، ازداد معدل انتشار العقد ذات التقنية العالية ، مدفوعًا بالطلب المتزايد على جودة الإشارة ، وانخفاض استهلاك الطاقة ووظائفها المحسنة.

ومع ذلك ، فإن مدة الاختبار القصيرة لعقدة العدوى عالية الطيران أطول. في المتوسط ​​، يستغرق الأمر ثلاثة أضعاف اختبار عقدة العزو عالية الاستخدام مقارنة بعقدة منخفضة التبعية. ينشأ هذا التناقض في الاختبار بسبب الخصائص الفريدة لعقد العقد العالية ، والتي تتطلب وقتًا أطول من الاستقرار بسبب انخفاض التدفق الحالي ، وكيف يمكن أن تؤثر كميات الضوضاء الصغيرة على القياسات. لذلك ، يجب على المختبرين تطبيق إشارة الاختبار لفترة طويلة لتحقيق الاستقرار في الجهد أو التيار لضمان قراءات دقيقة. هناك أيضًا تعقيد أثناء العزلة القصيرة عندما يتم اكتشاف قصير على عقدة عالية التبعية ، يمكن أن تكون عزل وتحديد العقد القصيرة المحددة عملية أكثر تعقيدًا. يمكن أن يعوق وقت الاختبار الممتد هذا الإنتاجية الإجمالية لخط التصنيع ، مما يشكل تحديات في الكفاءة وسرعة الإنتاج.

في معالجة التحديات المرتبطة باختبار العقد ذات الإجراءات العالية ، يتكون الاختبار القصيرة المعززة من مرحلتين: مرحلة الكشف ومرحلة العزلة. تم تصميم هذه الخوارزمية الجديدة على وجه التحديد لتعزيز كفاءة الكشف القصير للعقد ذات الإثارة العالية.

الشكل 1: يتم تقسيم العقد ذات التلمس العالي إلى مجموعات باستخدام المعرف الثنائي ويقاس لمقاومة التحقق من السراويل القصيرة.

النظر في سيناريو حيث تحتوي اللوحة على 100 عقد عالية. في هذه الحالة ، سيكون لكل عقدة طول معرف 7 بت. من خلال تنفيذ الاختبار القصير المحسن ، تم تبسيط عملية الاختبار بشكل كبير ، مما يتطلب سبعة تكرارات فقط لإكمال الاختبار بدلاً من 100. وبالتالي ، يقلل هذا التخفيض في عدد التكرارات بشكل فعال مدة الاختبار الإجمالية.

خلال مرحلة العزلة ، إذا تم اكتشاف دائرة قصيرة ، فإن طريقة الاختبار القصيرة المحسّنة تستخدم تقنية النصف لتحديد العقد المحددة التي حدثت فيها القصير غير المتوقع ، مما يعكس الخوارزمية القياسية. ومع ذلك ، يكمن التمييز الرئيسي في التسلسل: يتم تحديد العقد المختصرة في البداية من مجموعة واحدة ومن ثم من الآخر ، مما يحسن كفاءة عملية تحديد الهوية.

التحديات رقم 3: اختبار المكثفات الفائقة (1 إلى 100 فاراد) في اختبار الدائرة

المكثفات الفائقة ، التي يشار إليها غالبًا باسم Supercaps ، هي نوع من المكثفات التي تتميز بسعة عالية ، تتراوح من 1 Farad إلى 100 Farads. المكثفات ، بشكل عام ، هي أجهزة كهروكيميائية مصممة لتخزين الطاقة في شكل الطاقة الإلكتروستاتيكية.

إن سعة تخزين الطاقة الاستثنائية للمكثفات الفائقة تجعلها ذات قيمة خاصة في عدد من التطبيقات ، مثل دعم المركبات الكهربائية والهجينة (EVS/HEVS) والسيارات الكهربائية الهجينة (PHEVS). يتم استخدامها لوظائف التوقف والتسارع السريع وعمليات الفرامل التجديدية.

بالإضافة إلى تطبيقات السيارات الخاصة بهم ، تعمل المكثفات الفائقة كمصدر للطاقة الثانوية ، مما يوفر طاقة احتياطية للطوارئ للأنظمة الحرجة في حالة حدوث فشل أو أثناء إجراءات بدء التشغيل. علاوة على ذلك ، فإنها تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على مستويات الجهد المستقرة داخل النظام الكهربائي للمركبة ، وبالتالي تعزيز جودة الطاقة. يضمن هذا الاستقرار أن تتلقى المكونات الإلكترونية الحساسة مصدر طاقة ثابت وموثوق به ، مما يساهم في موثوقية وأداء النظام بشكل عام.

لذلك من الضروري شحن واختبار وتفريغ المكثفات الفائقة بدقة.

الشكل 2: اتصال اختبار Supercap

التحدي رقم 4: القياسات الحالية المنخفضة في اختبار الدائرة

تلعب تيارات التسرب والنوم دورًا مهمًا في أداء الأجهزة المختلفة ، بما في ذلك الأجهزة المحمولة والمعدات الطبية ووحدات السيارات. هذه التيارات هي مؤشرات مهمة بشكل خاص لاستهلاك طاقة الجهاز ، مما يوفر نظرة ثاقبة حول المدة التي يمكن أن تحافظ عليها البطارية قبل الحاجة إلى إعادة الشحن أو الاستبدال.

في تطبيقات السيارات ، تجسد وحدات التحكم في المحرك (ECUS) أهمية إدارة التيارات للتسرب وليارات النوم. تشرف وحدة العناية المركزة على الوظائف الحرجة داخل تشغيل المحرك ، مثل التحكم في المناخ ، وإدارة الوسادة الهوائية وأنظمة الفرامل المضادة للانغلاق. يمكن أن يؤدي التعامل غير الفعال لهذه التيارات داخل وحدة العناية المركزة إلى استنزاف غير ضروري على البطارية ، مما يؤدي إلى تقصير عمر البطارية والتعطل الكهربائي المحتمل.

إلى جانب المخاوف المتعلقة بالكفاءة ، تشكل تيارات التسرب أيضًا خطرًا كبيرًا على السلامة. قد تتسبب الأعطال الناجمة عن هذه التيارات في أن تتصرف دوائر حرجة السلامة داخل وحدة التحكم الإلكترونية بشكل غير متوقع ، مما قد يؤدي إلى مواقف خطرة. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي أنظمة السلامة المعطلة إلى الفشل في نشر الأكياس الهوائية أثناء التصادم. بالنظر إلى هذه المخاطر المحتملة ، فإن القياسات الدقيقة التي تعمل بالتوترات المنخفضة ضرورية.

التحدي رقم 5: الوصول المحدود للاختبار على PCBA

يتطلب تحقيق اختبار شامل لثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الكثافة أن يتم وضع نقاط اختبار على كل عقدة كهربائية في جميع أنحاء الدائرة ، مما يتيح لاختبار الدائرة في الدائرة إجراء اختبارات شاملة للمكون والاتصال. ومع ذلك ، فإن استيعاب نقاط الاختبار على جميع العقد الكهربائية داخل ثنائي الفينيل متعدد الكلور المكتظة غير عملي. يؤدي هذا القيد في تخصيص نقطة الاختبار إلى انخفاض في تغطية الاختبار لثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الكثافة.

يمكن معالجة ذلك من خلال إدخال تكوين الكتلة الآلي وتوليد الاختبار لهذه المجموعات. الميزة الآلية تحسب المقاومة المكافئة للمجموعة التناظرية السلبية وتقارنها مع نتائج القياس. بعد ذلك ، إنشاء خطة اختبار شاملة مصممة لقياس مكونات الكتلة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور معبأة بكثافة. هذا يقلل بشكل كبير من الجهد الهندسي المطلوب لتحديد المجموعات يدويًا وإنشاء الاختبارات.

الشكل 3: أنواع الأجهزة وأي الأجهزة مقبولة لاختبار الكتلة.

يتم تقديم خوارزمية اختبار الكتلة المحسّنة في اختبار الدائرة عالية الكثافة في الدائرة ويقدم حلاً آليًا لإنشاء مجموعات أجهزة سلبية يمكن الاعتماد عليها وتوليد خطط اختبار. إن الاستفادة من قوة الخوارزمية من مكتبة الكتلة المتقدمة (ACL) يضمن تكوين الكتلة الفعال. تتضمن المراحل اللاحقة التحقق من صحة متطلبات الأجهزة الصارمة ، مما يساهم في تحديد مجموعات موثوقة لأغراض الاختبار. من خلال تبسيط العملية ، يمكن لمهندسي اختبار المبتدئين تنفيذ الاختبارات بشكل فعال. يحتفظ هذا التقدم بإمكانية الاستمتاع بالعملاء بالاستمتاع بدقة اختبار محسّنة وتنفيذ اختبار أسرع وموثوقية محسّنة في عمليات الإنتاج الخاصة بهم ، وكلها تسهلها خوارزمية اختبار الكتلة الآلية.

ملخص

لمواجهة تحديات اختبار PCBA اليوم ، من الضروري تقليل عدد التكرارات ، وبالتالي تقليل مدة الاختبار المطلوبة لـ PCBAs عالية الكثافة. من خلال تمكين أوقات الاختبار بشكل أسرع وإعادة تخيل تغطية الاختبار ، سيتمكن المصنعون من التغلب على التعقيدات.

المصدر من: EE Times