ห้าความท้าทายในการทดสอบการผลิตสำหรับชุดแผงวงจรพิมพ์ที่ซับซ้อน

ความซับซ้อนของชุดประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) กำลังเติบโตและจำเป็นต้องทำการทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพความน่าเชื่อถือและการทำงานบนพื้นการผลิตอิเล็กทรอนิกส์

ในขณะที่เรายังคงผลักดันขอบเขตของสิ่งที่เป็นไปได้ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความต้องการระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสูงยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง เป็นผลให้ความซับซ้อนของการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) กำลังเติบโตและความจำเป็นในการทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพความน่าเชื่อถือและการทำงานของพื้นผลิตอิเล็กทรอนิกส์

ความท้าทาย #1: การเพิ่มความหนาแน่นของ PCBA และความต้องการในปริมาณมากในการผลิต

เมื่อความคืบหน้าทางเทคโนโลยีก้าวไปข้างหน้ามีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในความปรารถนาสำหรับอุปกรณ์ที่มีขนาดกะทัดรัดและออกแบบอย่างประณีต สิ่งนี้ได้จุดประกายวิวัฒนาการที่สำคัญในการออกแบบ PCBA ซึ่งโดดเด่นด้วยการพัฒนาที่สำคัญสองประการ:

• การย่อขนาดของอุปกรณ์เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับทุกสิ่งที่เล็กลงและเร็วขึ้น เป็นผลให้นักออกแบบเพิ่มฟังก์ชั่นของ PCBA อย่างแข็งขันซึ่งจะเป็นการเพิ่มจำนวนส่วนประกอบที่ต้องใช้การทดสอบ

• มี PCBA ในปริมาณมากและในขณะที่การเพิ่มการเข้าถึงการทดสอบเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้การเติบโตของปริมาณนี้ได้สร้างคอขวดในระบบการทดสอบในวงจร (ICT)

การจัดการกับความท้าทายเหล่านี้หมายถึงการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีที่สามารถรองรับโหนดทดสอบได้มากขึ้น ในที่สุดนี่หมายถึงการเพิ่มความสามารถและอนุญาตให้ประมวลผลแผงขนาดใหญ่ขึ้น

ความท้าทาย #2: การทดสอบระยะสั้นอีกต่อไปบนโหนดความต้านทานสูง

การทดสอบระยะสั้นเป็นการทดสอบที่ไม่ได้ใช้พลังงานมาตรฐานที่ดำเนินการในระหว่าง ICT การทดสอบนี้ตรวจสอบกางเกงขาสั้นที่ไม่พึงประสงค์ระหว่างส่วนประกอบบน PCBA การทดสอบระยะสั้นยังช่วยปกป้องบอร์ดจากความเสียหายในขั้นตอนการทดสอบที่ขับเคลื่อนด้วย ในขณะที่เทคโนโลยีวิวัฒนาการความชุกของโหนดความต้านทานสูงได้เพิ่มขึ้นโดยได้รับแรงหนุนจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นของคุณภาพสัญญาณการใช้พลังงานที่ลดลงและการทำงานที่ดีขึ้น

อย่างไรก็ตามระยะเวลาการทดสอบสั้น ๆ สำหรับโหนดความต้านทานสูงนั้นมีความยาวนานกว่า โดยเฉลี่ยแล้วใช้เวลานานสามเท่าในการทดสอบโหนดความต้านทานสูงเมื่อเทียบกับโหนดความต้านทานต่ำ ความคลาดเคลื่อนในการทดสอบนี้เกิดขึ้นเนื่องจากลักษณะเฉพาะของโหนดความต้านทานสูงซึ่งต้องใช้เวลาในการรักษาเสถียรภาพนานขึ้นเนื่องจากการไหลของกระแสต่ำและเสียงจำนวนเล็กน้อยอาจส่งผลกระทบต่อการวัด ดังนั้นผู้ทดสอบจะต้องใช้สัญญาณทดสอบเป็นระยะเวลานานเพื่อทำให้แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสมีเสถียรภาพเพื่อให้แน่ใจว่าการอ่านที่แม่นยำ นอกจากนี้ยังมีความซับซ้อนในระหว่างการแยกระยะสั้นเมื่อตรวจพบสั้น ๆ บนโหนดความต้านทานสูงการแยกและการระบุโหนดสั้นที่เฉพาะเจาะจงอาจเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้น เวลาการทดสอบที่ขยายออกไปนี้อาจเป็นอุปสรรคต่อการทดสอบโดยรวมของสายการผลิตซึ่งทำให้เกิดความท้าทายต่อประสิทธิภาพและความเร็วในการผลิต

การจัดการกับความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบโหนดความต้านทานสูงการทดสอบระยะสั้นที่เพิ่มขึ้นประกอบด้วยสองเฟส: ขั้นตอนการตรวจจับและขั้นตอนการแยก ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการตรวจจับสั้น ๆ สำหรับโหนดความต้านทานสูงอัลกอริทึมใหม่นี้ไม่สามารถใช้ได้กับโหนดหรือโหนดที่มีความต้านทานต่ำที่มีกางเกงขาสั้นที่รู้จัก

รูปที่ 1: โหนดความต้านทานสูงจะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มโดยใช้ ID ไบนารีและวัดสำหรับความต้านทานเพื่อตรวจสอบกางเกงขาสั้น

พิจารณาสถานการณ์ที่บอร์ดมีโหนดความต้านทานสูง 100 โหนด ในกรณีนี้แต่ละโหนดจะมีความยาวตัวระบุ 7 บิต ผ่านการดำเนินการทดสอบระยะสั้นที่ได้รับการปรับปรุงกระบวนการทดสอบได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญซึ่งต้องใช้การวนซ้ำเพียงเจ็ดครั้งเพื่อให้การทดสอบเสร็จสมบูรณ์แทนที่จะเป็น 100 ดังนั้นการลดจำนวนการทำซ้ำนี้จะลดระยะเวลาการทดสอบโดยรวมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในระหว่างขั้นตอนการแยกหากตรวจพบการลัดวงจรวิธีการทดสอบระยะสั้นที่ปรับปรุงแล้วใช้เทคนิคการลดลงครึ่งหนึ่งเพื่อระบุโหนดเฉพาะที่มีการสั้น ๆ ที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้นมิเรอร์อัลกอริทึมมาตรฐาน อย่างไรก็ตามความแตกต่างที่สำคัญอยู่ในลำดับ: โหนดสั้นจะถูกระบุเริ่มต้นจากกลุ่มหนึ่งและต่อมาจากอีกกลุ่มหนึ่งเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการระบุตัวตน

ความท้าทาย #3: การทดสอบ supercapacitors (1 ถึง 100 farads) ในการทดสอบในวงจร

Supercapacitors มักเรียกกันว่า supercaps เป็นตัวเก็บประจุชนิดหนึ่งที่โดดเด่นด้วยความจุสูงของพวกเขาตั้งแต่ 1 Farad ถึง 100 Farads ตัวเก็บประจุโดยทั่วไปเป็นอุปกรณ์เคมีไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อเก็บพลังงานในรูปแบบของพลังงานไฟฟ้าสถิต

ความสามารถในการจัดเก็บพลังงานที่ยอดเยี่ยมของ supercapacitors ทำให้พวกเขามีค่าเป็นพิเศษในการใช้งานจำนวนมากเช่นการสนับสนุนยานพาหนะไฟฟ้าและไฮบริด (EVS/HEVs) และรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (PHEVs) พวกเขาถูกใช้สำหรับฟังก์ชั่นหยุดการเริ่มต้นการเร่งความเร็วอย่างรวดเร็วและการดำเนินการเบรกแบบปฏิรูป

นอกเหนือจากแอพพลิเคชั่นยานยนต์ของพวกเขา Supercapacitors ยังทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานทุติยภูมิให้กำลังสำรองฉุกเฉินไปยังระบบที่สำคัญในกรณีที่เกิดความล้มเหลวหรือระหว่างขั้นตอนการเริ่มต้น ยิ่งไปกว่านั้นพวกเขามีบทบาทสำคัญในการรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าที่มั่นคงภายในระบบไฟฟ้าของยานพาหนะซึ่งจะช่วยเพิ่มคุณภาพพลังงาน ความเสถียรนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนจะได้รับแหล่งจ่ายไฟที่สอดคล้องและเชื่อถือได้ซึ่งมีส่วนทำให้ความน่าเชื่อถือของระบบโดยรวมและประสิทธิภาพ

ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องชาร์จทดสอบและปล่อยซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ด้วยความแม่นยำ

รูปที่ 2: การเชื่อมต่อการทดสอบ supercap

ความท้าทาย #4: การวัดกระแสต่ำในการทดสอบในวงจร

กระแสการรั่วไหลและการนอนหลับมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพของอุปกรณ์ต่าง ๆ รวมถึงอุปกรณ์มือถืออุปกรณ์การแพทย์และหน่วยยานยนต์ กระแสเหล่านี้เป็นตัวชี้วัดที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งของการใช้พลังงานของอุปกรณ์โดยให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับระยะเวลาที่แบตเตอรี่สามารถรักษาได้ก่อนที่จะต้องใช้การชาร์จหรือเปลี่ยนใหม่

ในแอพพลิเคชั่นยานยนต์หน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECUS) เป็นตัวอย่างของความสำคัญของการจัดการการรั่วไหลและกระแสการนอนหลับ ECUS ดูแลฟังก์ชั่นที่สำคัญภายในการทำงานของเครื่องยนต์เช่นการควบคุมสภาพอากาศการจัดการถุงลมนิรภัยและระบบเบรกป้องกันล็อค การจัดการกระแสน้ำเหล่านี้อย่างไม่มีประสิทธิภาพภายใน ECUs อาจส่งผลให้เกิดการระบายน้ำที่ไม่จำเป็นบนแบตเตอรี่ซึ่งนำไปสู่อายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่สั้นลงและความผิดปกติทางไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้น

นอกเหนือจากความกังวลเรื่องประสิทธิภาพกระแสรั่วไหลยังมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอย่างมีนัยสำคัญ ความผิดปกติที่เกิดจากกระแสน้ำเหล่านี้อาจทำให้วงจรความปลอดภัยที่สำคัญภายใน ECUs ทำงานได้อย่างคาดไม่ถึงซึ่งอาจส่งผลให้เกิดสถานการณ์อันตราย ตัวอย่างเช่นระบบความปลอดภัยที่ทำงานผิดปกติอาจนำไปสู่ความล้มเหลวในการปรับใช้ถุงลมนิรภัยในระหว่างการชน เมื่อพิจารณาถึงความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นการวัดกระแสต่ำที่พิถีพิถันมีความจำเป็น

ความท้าทาย #5: การเข้าถึงการทดสอบที่ จำกัด บน PCBA

การบรรลุการทดสอบที่ครอบคลุมของ PCBA ที่มีความหนาแน่นสูงนั้นต้องการจุดทดสอบที่จะอยู่ในตำแหน่งบนโหนดไฟฟ้าทุกโหนดตลอดวงจรทำให้ผู้ทดสอบในวงจรสามารถทำการทดสอบส่วนประกอบและการเชื่อมต่อได้อย่างละเอียด อย่างไรก็ตามการรองรับจุดทดสอบในโหนดไฟฟ้าทั้งหมดภายใน PCBA ที่บรรจุหนาแน่นนั้นไม่สามารถทำได้ ข้อ จำกัด ในการจัดสรรจุดทดสอบนี้นำไปสู่การลดลงของความครอบคลุมการทดสอบสำหรับ PCBA ที่มีความหนาแน่นสูง

สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้โดยการแนะนำการสร้างคลัสเตอร์อัตโนมัติและการสร้างการทดสอบสำหรับกลุ่มเหล่านี้ คุณลักษณะอัตโนมัติคำนวณความต้านทานที่เทียบเท่าของคลัสเตอร์อะนาล็อกแบบพาสซีฟและเปรียบเทียบกับผลการวัด ต่อจากนั้นการสร้างแผนการทดสอบที่ครอบคลุมซึ่งเหมาะสำหรับการวัดส่วนประกอบคลัสเตอร์บน PCBAs ที่บรรจุอย่างหนาแน่น สิ่งนี้จะช่วยลดความพยายามทางวิศวกรรมที่จำเป็นในการระบุกลุ่มด้วยตนเองและสร้างการทดสอบ

รูปที่ 3: ประเภทของอุปกรณ์และอุปกรณ์ใดที่ได้รับการยอมรับสำหรับการทดสอบคลัสเตอร์

อัลกอริทึมการทดสอบคลัสเตอร์ที่ได้รับการแนะนำนั้นถูกนำมาใช้ในเครื่องทดสอบความหนาแน่นสูงในวงจรและนำเสนอโซลูชันอัตโนมัติสำหรับการสร้างกลุ่มอุปกรณ์พาสซีฟที่เชื่อถือได้และการสร้างแผนการทดสอบ การใช้ประโยชน์จากพลังของอัลกอริทึมจากไลบรารีคลัสเตอร์ขั้นสูง (ACL) ทำให้มั่นใจได้ว่าการสร้างคลัสเตอร์ที่มีประสิทธิภาพ ขั้นตอนที่ตามมาเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบความต้องการฮาร์ดแวร์ที่เข้มงวดซึ่งมีส่วนช่วยในการระบุกลุ่มที่เชื่อถือได้เพื่อการทดสอบ ด้วยการปรับปรุงกระบวนการแม้กระทั่งวิศวกรทดสอบมือใหม่ก็สามารถทำการทดสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความก้าวหน้านี้มีศักยภาพสำหรับลูกค้าที่จะได้รับความแม่นยำในการทดสอบที่ดีขึ้นการดำเนินการทดสอบที่รวดเร็วยิ่งขึ้นและเพิ่มความน่าเชื่อถือในกระบวนการผลิตทั้งหมดอำนวยความสะดวกโดยอัลกอริทึมการทดสอบคลัสเตอร์อัตโนมัติ

สรุป

ในการจัดการกับความท้าทายในการทดสอบ PCBA ของวันนี้จำเป็นต้องลดจำนวนการวนซ้ำดังนั้นจึงลดระยะเวลาการทดสอบที่จำเป็นสำหรับ PCBAs ที่มีความหนาแน่นสูง ด้วยการเปิดใช้งานเวลาทดสอบที่เร็วขึ้นและการครอบคลุมการทดสอบการทบทวนผู้ผลิตจะสามารถเอาชนะความซับซ้อนได้

แหล่งที่มาจาก: EE Times