Lượt xem: 0 Tác giả: Jun Balangue Thời gian xuất bản: 2024-07-08 Nguồn gốc: Thời báo EE
Sự phức tạp của việc lắp ráp bảng mạch in (PCBA) ngày càng tăng và nhu cầu thử nghiệm để đảm bảo chất lượng, độ tin cậy và chức năng trên sàn sản xuất điện tử cũng tăng theo.
Khi chúng tôi tiếp tục vượt qua các giới hạn về khả năng của thiết bị điện tử, nhu cầu về hệ thống điện tử đáng tin cậy và hiệu suất cao sẽ tiếp tục tăng. Do đó, độ phức tạp của việc lắp ráp bảng mạch in (PCBA) ngày càng tăng và nhu cầu thử nghiệm để đảm bảo chất lượng, độ tin cậy và chức năng trên sàn sản xuất điện tử cũng tăng theo.
Khi tiến bộ công nghệ ngày càng phát triển, nhu cầu về các thiết bị nhỏ gọn và được thiết kế phức tạp cũng có sự thay đổi đáng kể. Điều này đã tạo ra sự phát triển đáng kể trong thiết kế PCBA, được đặc trưng bởi hai bước phát triển chính:
Thu nhỏ thiết bị nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về mọi thứ nhỏ hơn và nhanh hơn. Do đó, các nhà thiết kế đang tích cực tăng cường chức năng của PCBA, từ đó tăng số lượng thành phần yêu cầu quyền truy cập thử nghiệm.
Có một khối lượng lớn PCBA và mặc dù việc tăng cường truy cập thử nghiệm là không thể tránh khỏi, nhưng sự tăng trưởng khối lượng này đã tạo ra nút thắt cổ chai trong các hệ thống thử nghiệm nội mạch (ICT).
Giải quyết những thách thức này có nghĩa là tận dụng công nghệ có thể đáp ứng được nhiều nút thử nghiệm hơn. Điều này cuối cùng có nghĩa là tăng công suất và cho phép xử lý các tấm lớn hơn.
Bài kiểm tra ngắn là bài kiểm tra tiêu chuẩn không có nguồn điện được thực hiện trong CNTT. Thử nghiệm này kiểm tra các khoảng ngắn không mong muốn giữa các thành phần trên PCBA. Thử nghiệm ngắn cũng giúp bảo vệ bo mạch khỏi bị hư hỏng trong giai đoạn thử nghiệm cấp nguồn tiếp theo. Khi công nghệ phát triển, mức độ phổ biến của các nút có trở kháng cao ngày càng tăng, do nhu cầu ngày càng tăng về chất lượng tín hiệu, mức tiêu thụ điện năng thấp hơn và chức năng được cải thiện.
Tuy nhiên, thời gian thử nghiệm ngắn đối với nút có trở kháng cao dài hơn đáng kể. Trung bình, thời gian kiểm tra nút có trở kháng cao gấp ba lần so với nút có trở kháng thấp. Sự khác biệt trong thử nghiệm này phát sinh do đặc điểm riêng của các nút có trở kháng cao, đòi hỏi thời gian ổn định lâu hơn do dòng điện thấp và lượng nhiễu nhỏ có thể ảnh hưởng đến các phép đo. Do đó, người kiểm tra phải áp dụng tín hiệu kiểm tra trong thời gian dài để ổn định điện áp hoặc dòng điện nhằm đảm bảo số đọc chính xác. Ngoài ra còn có sự phức tạp trong quá trình cách ly ngắn khi phát hiện đoản mạch trên nút có trở kháng cao, việc cách ly và xác định các nút bị đoản mạch cụ thể có thể là một quá trình phức tạp hơn. Thời gian thử nghiệm kéo dài này có khả năng cản trở năng suất thử nghiệm tổng thể của dây chuyền sản xuất, đặt ra thách thức về hiệu quả và tốc độ sản xuất.
Giải quyết các thách thức liên quan đến việc kiểm tra các nút có trở kháng cao, thử nghiệm ngắn hạn nâng cao bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn phát hiện và giai đoạn cách ly. Được thiết kế đặc biệt để nâng cao hiệu quả phát hiện đoản mạch cho các nút có trở kháng cao, thuật toán mới này không thể áp dụng cho các nút có trở kháng thấp hoặc các nút có đoản mạch đã biết.
Hình 1: Các nút có trở kháng cao được chia thành các nhóm bằng cách sử dụng ID nhị phân và đo điện trở để kiểm tra tình trạng đoản mạch.
Hãy xem xét tình huống trong đó một bảng chứa 100 nút có trở kháng cao. Trong trường hợp này, mỗi nút sẽ có độ dài định danh 7 bit. Thông qua việc triển khai thử nghiệm ngắn nâng cao, quy trình thử nghiệm đã được sắp xếp hợp lý đáng kể, chỉ cần bảy lần lặp để hoàn thành thử nghiệm thay vì 100. Do đó, việc giảm số lần lặp này giúp giảm thiểu một cách hiệu quả thời gian thử nghiệm tổng thể.
Trong giai đoạn cách ly, nếu phát hiện đoản mạch, phương pháp thử nghiệm đoản mạch nâng cao sẽ sử dụng kỹ thuật giảm một nửa để xác định chính xác các nút cụ thể nơi xảy ra đoản mạch không mong muốn, phản ánh thuật toán tiêu chuẩn. Tuy nhiên, điểm khác biệt chính nằm ở trình tự: Các nút rút ngắn ban đầu được xác định từ một nhóm và sau đó là từ nhóm khác, tối ưu hóa hiệu quả của quá trình nhận dạng.
Siêu tụ điện, thường được gọi là SuperCaps, là một loại tụ điện có đặc điểm là điện dung cao, dao động từ 1 farad đến 100 farad. Nói chung, tụ điện là thiết bị điện hóa được thiết kế để lưu trữ năng lượng dưới dạng năng lượng tĩnh điện.
Khả năng lưu trữ năng lượng vượt trội của siêu tụ điện khiến chúng đặc biệt có giá trị trong một số ứng dụng, chẳng hạn như hỗ trợ các phương tiện chạy điện và xe hybrid (EV/HEV) và xe điện hybrid cắm điện (PHEV). Chúng được sử dụng cho chức năng dừng-khởi động, tăng tốc nhanh và hoạt động phanh tái tạo.
Ngoài các ứng dụng trong ô tô, siêu tụ điện còn đóng vai trò là nguồn điện thứ cấp, cung cấp nguồn điện dự phòng khẩn cấp cho các hệ thống quan trọng trong trường hợp xảy ra lỗi hoặc trong quá trình khởi động. Hơn nữa, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì mức điện áp ổn định trong hệ thống điện của xe, từ đó nâng cao chất lượng điện năng. Sự ổn định này đảm bảo rằng các linh kiện điện tử nhạy cảm nhận được nguồn điện ổn định và đáng tin cậy, góp phần nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của toàn bộ hệ thống.
Do đó, việc sạc, kiểm tra và xả siêu tụ điện một cách chính xác là điều cần thiết.
Hình 2: Kết nối thử nghiệm SuperCap
Dòng điện rò rỉ và dòng điện ngủ đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động của các thiết bị khác nhau, bao gồm thiết bị di động, thiết bị y tế và thiết bị ô tô. Những dòng điện này là chỉ số đặc biệt quan trọng về mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị, cung cấp thông tin chuyên sâu về thời lượng pin có thể duy trì hoạt động trước khi cần sạc lại hoặc thay thế.
Trong các ứng dụng ô tô, bộ điều khiển động cơ (ECU) minh họa tầm quan trọng của việc quản lý dòng điện rò rỉ và dòng điện ngủ. ECU giám sát các chức năng quan trọng trong hoạt động của động cơ, chẳng hạn như kiểm soát khí hậu, quản lý túi khí và hệ thống chống bó cứng phanh. Việc xử lý không hiệu quả các dòng điện này trong ECU có thể dẫn đến tiêu hao pin không cần thiết, dẫn đến tuổi thọ pin bị rút ngắn và có thể xảy ra sự cố về điện.
Ngoài những lo ngại về hiệu quả, dòng điện rò rỉ còn gây ra rủi ro an toàn đáng kể. Các trục trặc do các dòng điện này gây ra có thể khiến các mạch quan trọng về an toàn trong ECU hoạt động không thể đoán trước, có khả năng dẫn đến các tình huống nguy hiểm. Ví dụ, hệ thống an toàn bị trục trặc có thể dẫn đến việc không triển khai túi khí khi va chạm. Xem xét những rủi ro tiềm ẩn này, việc đo dòng điện thấp một cách tỉ mỉ là bắt buộc.
Để đạt được kiểm tra toàn diện về PCBA mật độ cao, yêu cầu các điểm kiểm tra phải được bố trí trên mọi nút điện trong toàn bộ mạch, cho phép người kiểm tra trong mạch thực hiện các kiểm tra thành phần và kết nối kỹ lưỡng. Tuy nhiên, việc cung cấp các điểm kiểm tra trên tất cả các nút điện trong PCBA dày đặc là không thực tế. Hạn chế trong việc phân bổ điểm kiểm tra này dẫn đến giảm phạm vi kiểm tra đối với PCBA mật độ cao.
Điều này có thể được giải quyết bằng cách giới thiệu tính năng tạo cụm và tạo thử nghiệm tự động cho các cụm này. Tính năng tự động tính toán trở kháng tương đương của cụm analog thụ động và so sánh nó với kết quả đo. Sau đó, tạo ra một kế hoạch thử nghiệm toàn diện được thiết kế riêng để đo lường các thành phần cụm trên PCBA có mật độ dày đặc. Điều này làm giảm đáng kể nỗ lực kỹ thuật cần thiết để xác định các cụm và tạo thử nghiệm theo cách thủ công.
Hình 3: Các loại thiết bị và thiết bị nào được chấp nhận để kiểm tra cụm.
Thuật toán kiểm tra cụm nâng cao được giới thiệu trong máy kiểm tra trong mạch mật độ cao và đưa ra giải pháp tự động hóa để tạo các cụm thiết bị thụ động đáng tin cậy và tạo kế hoạch kiểm tra. Tận dụng sức mạnh của thuật toán từ thư viện cụm nâng cao (ACL) đảm bảo việc hình thành cụm hiệu quả. Các giai đoạn tiếp theo liên quan đến việc xác thực yêu cầu phần cứng nghiêm ngặt, góp phần xác định các cụm đáng tin cậy cho mục đích thử nghiệm. Bằng cách hợp lý hóa quy trình, ngay cả những kỹ sư kiểm thử mới vào nghề cũng có thể thực hiện kiểm thử một cách hiệu quả. Tiến bộ này mang đến cho khách hàng tiềm năng cải thiện độ chính xác của thử nghiệm, thực hiện thử nghiệm nhanh hơn và nâng cao độ tin cậy trong quy trình sản xuất của họ, tất cả đều được hỗ trợ bởi thuật toán thử nghiệm cụm tự động.
Để giải quyết các thách thức thử nghiệm PCBA ngày nay, điều cần thiết là phải giảm số lần lặp lại, từ đó giảm thời gian thử nghiệm cần thiết cho PCBA mật độ cao. Bằng cách cho phép thời gian thử nghiệm nhanh hơn và hình dung lại phạm vi thử nghiệm, các nhà sản xuất sẽ có thể khắc phục được sự phức tạp.
Nguồn từ: EE Times
