در محصولات الکترونیکی مدرن، هر فرآیند تست برد مدار چاپی بدون نقاط تست منطقی طراحی شده برای تأیید کیفیت و عملکرد مدار، نمیتواند انجام شود. مهندسان نه تنها باید هنگام طراحی بر روی طرح و عملکرد مدار تمرکز کنند، بلکه باید از همان ابتدا طراحی برای آزمایش را نیز در نظر بگیرند. نکته کلیدی در میان آنها، اضافه کردن نقاط تست PCB است.
چه در مرحله توسعه نمونه اولیه و چه در تولید انبوه، نقاط تست PCB رابطهای مهمی برای تست مونتاژ برد مدار چاپی، اشکالزدایی و کنترل کیفیت هستند. اگر نقاط تست SMD به درستی مرتب نشده باشند، خط تولید ناکارآمد میشود، عیبیابی پیچیدهتر میشود و خطر خطاهای تشخیص داده نشده نیز ممکن است افزایش یابد.
این مقاله با ترکیب تجربیات صنعتی، نقش نقاط تست PCB را به طور جامع معرفی میکند - تعاریف، اهمیت، انواع، مشخصات طراحی، محدودیتها و بهترین شیوههای آنها را پوشش میدهد و به مهندسان کمک میکند تا در تمام مراحل تولید، تست برد مدار چاپی قابل اعتمادی را انجام دهند.
نقطه تست PCB چیست؟
نقطه تست PCB یک ناحیه مسیِ در معرض دیدِ ویژه طراحی شده روی لایه بیرونی برد مدار است که برای اتصال مستقیم به یک شبکه خاص در مدار استفاده میشود. به عبارت ساده، این یک پد کوچک، از طریق، سوراخ آبکاری شده یا حلقه سیمی است که از طریق آن پروبهای تست میتوانند بدون تغییر طراحی یا حذف قطعات، با برد مدار تماس بگیرند.
این نقاط تست برد مدار، موقعیتهایی هستند که پروبها در آنجا با هم تماس پیدا میکنند. تکنسینها و تجهیزات خودکار میتوانند ولتاژها را اندازهگیری کرده و پیوستگی را در اینجا بررسی کنند، یا سیگنالهایی را در تست برد مدار چاپی تزریق کنند. از طریق این عملیات، میتوانیم به سرعت و با اطمینان عملکرد برد مدار را در مراحل مختلف ساخت و اشکالزدایی تأیید کنیم.
برای اطمینان از استحکام مکانیکی، نقاط تست PCB معمولاً از برنز فسفر ساخته میشوند و اغلب با یک پوشش نقرهای برای بهبود رسانایی الکتریکی پوشانده میشوند. در همین حال، برای سهولت در شناسایی، بسیاری از نقاط تست PCB با نام شبکه یا نماد مرجع روی صفحه چاپ سیلک، مانند "GND" یا "PWR" برچسبگذاری میشوند.
درباره PCBasic
زمان در پروژههای شما حکم پول را دارد – و PCBasic آن را دریافت می کند. PCاساسی هست یک شرکت مونتاژ PCB که هر بار نتایج سریع و بینقصی ارائه میدهد. خدمات جامع ما خدمات مونتاژ PCB شامل پشتیبانی مهندسی متخصص در هر مرحله، تضمین کیفیت برتر در هر تخته. به عنوان یک پیشرو سازنده مونتاژ PCB, ما یک راهکار جامع ارائه میدهیم که زنجیره تأمین شما را ساده میکند. با تیم پیشرفته ما همکاری کنید کارخانه نمونه اولیه PCB برای تحویل سریع و نتایج عالی که میتوانید به آنها اعتماد کنید.
چرا نقاط تست PCB مهم هستند؟
اضافه کردن نقاط تست PCB در طراحی برد مدار چاپی، گامی کلیدی برای اطمینان از پیشرفت روان و نتایج قابل اعتماد برای تست مونتاژ برد مدار چاپی است. بدون نقاط تست با طراحی منطقی، بسیاری از مشکلات ممکن است در مرحله تولید نادیده گرفته شوند و تنها زمانی که محصول وارد مرحله بعدی میشود، خود را نشان دهند. این امر نه تنها تعمیر و نگهداری را دشوار میکند، بلکه هزینهها و خطرات بالاتری را نیز به همراه دارد.
• اطمینان از عملکرد مدار: از طریق نقاط تست PCB، ریلهای برق، شبکههای زمین و مسیرهای سیگنال میتوانند به سرعت در مراحل مختلف برد مدار چاپی اندازهگیری شوند تا اطمینان حاصل شود که این قطعات کلیدی میتوانند در طول و پس از تولید به درستی کار کنند.
• سادهسازی اشکالزدایی و تعمیر: وقتی برد مدار دچار نقص میشود، مهندسان میتوانند مستقیماً پروب را به نقاط تست برد مدار متصل کنند تا بدون نیاز به جدا کردن قطعات یا بریدن ردپاها، به سرعت علت اصلی مشکل را شناسایی کنند. این کار نه تنها سرعت عیبیابی را افزایش میدهد، بلکه آسیب به خود برد مدار را نیز کاهش میدهد.
• فعال کردن اتوماسیون: در تولید انبوه، پدهای نقطه تست SMD که به طور مناسب توزیع شدهاند، میتوانند به طور کامل با تسترهای درون مدار یا دستگاههای پروب پرنده هماهنگ شوند تا تست خودکار انجام شود. این امر باعث میشود سرعت تست محصولات دستهای سریعتر و دقت بالاتر رود.
• کاهش هزینه و زمان: بدون تشخیص زودهنگام، ممکن است مشکلات تا زمان تکمیل کل مونتاژ برد کشف نشوند. در این مرحله، هزینه دوبارهکاری بسیار بالاست و در برخی موارد، حتی ممکن است کل برد نیاز به اوراق شدن داشته باشد. با شناسایی و حل مشکلات از قبل از طریق نقاط تست، میتوان به طور موثر از این وضعیت جلوگیری کرد و در زمان و هزینه زیادی صرفهجویی نمود.
• پشتیبانی از نمونههای اولیه و تولید انبوه: چه در مرحله تحقیق و توسعه، نمونه اولیه در مقیاس کوچک تولید شود و چه در مرحله تولید انبوه در کارخانه، نقاط تست PCB نقش مهمی ایفا میکنند. در توسعه نمونه اولیه، آنها به مهندسان کمک میکنند تا ایدههای طراحی را تأیید کنند. در مرحله تولید انبوه، آنها یک فرآیند تولید پایدار و قابل اعتماد را تضمین میکنند.
به طور کلی، نقاط تست PCB که به خوبی طراحی شدهاند، میتوانند آزمایش و تأیید را کارآمدتر کنند و نه تنها به تولیدکنندگان در صرفهجویی در هزینه و زمان کمک میکنند، بلکه عملکرد و کیفیت برد مدار را نیز تضمین میکنند و در نهایت رضایت مشتری را افزایش میدهند.
انواع نقاط تست PCB
در فرآیند طراحی و ساخت برد مدار چاپی، نقاط تست برد مدار چاپی معمولاً به دو نوع اصلی تقسیم میشوند: یکی نقاط تست دستی/کاوشگری که اشکالزدایی دستی توسط مهندسان را تسهیل میکند و نوع دیگر نقاط تست خودکار است که برای بازرسی خودکار در تولید انبوه آماده میشوند.
نقاط تست دستی / پراب
نقاط تست دستی رایجترین نوع نقاط تست هستند که عمدتاً همراه با دستگاههای تست دستی مانند مولتیمتر یا اسیلوسکوپ استفاده میشوند.
نقاط تست دستی معمولاً به صورت پدهای کوچک، پستها یا حلقههای سیم ظاهر میشوند و اغلب روی صفحه چاپ سیلک برچسبگذاری میشوند (مانند GND، VCC) تا مهندسان یا تکنسینها بتوانند به سرعت سیگنال یا خط برق مربوطه را پیدا کنند.
نقاط تست دستی به آزمایشکنندگان این امکان را میدهند که به سرعت ولتاژ، جریان و پیوستگی مدار را تأیید کنند و از این طریق مشخص کنند که آیا مدار به درستی کار میکند یا خیر. این نقاط در نمونهسازی اولیه و تعمیر PCB بسیار رایج هستند، زیرا این مراحل اغلب نیاز به اشکالزدایی و اندازهگیری مکرر دارند.
نقاط تست خودکار
نقاط تست خودکار PCB به طور خاص برای بازرسی مبتنی بر ماشین طراحی شدهاند. آنها معمولاً پدهای تخت، وایاها یا پینها هستند و اندازه آنها با پروبهای فنری در فیکسچرها یا سیستمهای سوزن معلق سازگار است.
آنها در روشهای تست خودکار PCB بسیار مهم هستند، به خصوص در موارد زیر:
• تست برد لخت
• تست درون مدار (ICT)
• آزمایش کاوشگر پرنده (FPT)
نحوه طراحی و قرار دادن نقاط تست PCB
طراحی صحیح نقاط تست PCB میتواند تضمین کند که آنها در طول فرآیند تست هم قابل دسترسی و هم قابل اعتماد هستند.
دستورالعمل های عمومی
۱. سعی کنید تمام نقاط تست روی PCB را در یک طرف برد مدار چاپی قرار دهید.
۲. نقاط تست برد مدار باید به طور مساوی توزیع شوند تا تست پروب موازی تسهیل شود.
۳. از قرار دادن نقاط تست در زیر اجزای بلند خودداری کنید.
۴. در صورت لزوم، نقاط تست را نزدیک لبه برد مدار قرار دهید تا تماس پروبها تسهیل شود.
ابعاد و فاصله توصیه شده
|
پارامتر
|
توصیه شده
|
کمترین
|
|
اندازه نقطه آزمایش
|
0.050 اینچ
|
0.035 اینچ
|
|
فاصلهگذاری (نقطه به نقطه)
|
0.100 اینچ
|
0.050 اینچ
|
|
فاصلهگذاری نقطه به جزء
|
0.100 اینچ
|
0.050 اینچ
|
|
فاصله لبه نقطه به نقطه
|
0.125 اینچ
|
0.100 اینچ
|
ادغام ابزار CAD
اکثر ابزارهای مدرن طراحی مدار چاپی (PCB CAD) از ماژولهای طراحی برای آزمایش (DFT) پشتیبانی میکنند:
۱. قوانین (اندازه، فاصله، شبکه، لایههای موجود) را تعریف کنید.
۲. به طور خودکار پدها، مسیرها و پینهای مناسب را انتخاب کنید.
۳. این نقاط کاندید را به عنوان نقاط آزمایشی اختصاص دهید.
۴. از Test Point Manager برای بررسی اینکه آیا فاصلهگذاری الزامات را برآورده میکند یا خیر، استفاده کنید.
۵. فایلهای نقاط تست را برای تولید بعدی فیکسچر صادر کنید.
این فرآیند طراحی میتواند تضمین کند که نقاط تست PCB به طور همزمان الزامات طراحی و تولید را برآورده میکنند.
اشتباهات رایج برای جلوگیری از
حتی نقاط تست ساده روی بردهای مدار چاپی (PCB) نیز در صورت پیادهسازی ضعیف میتوانند با شکست مواجه شوند. خطاهای رایج عبارتند از:
• قرار دادن نقاط تست خیلی نزدیک (کمتر از 0.1 اینچ)، که باعث برخورد پروب میشود.
• فراموش کردن اختصاص دادن آنها به عنوان نقاط تست در CAD (پد ها به تنهایی حساب نمی شوند).
• پنهان کردن پدهای تست زیر قطعات بلند یا دارای محافظ.
• استفاده از پدهای خیلی کوچک برای تماس مطمئن با پروب.
• اضافه کردن استابها به سیگنالهای پرسرعت که باعث ایجاد بازتاب میشود.
• استفاده بیش از حد از نقاط تست برد مدار میتواند خطر اتصال کوتاه را افزایش دهد.
با شیوههای تولید قوی DFT از این مشکلات اجتناب کنید.
نتیجه
اگرچه نقاط تست PCB کوچک هستند، اما نقش بسیار مهمی در تست برد مدار چاپی ایفا میکنند. آنها مهندسان را قادر میسازند تا به سرعت، با دقت و قابلیت اطمینان به شبکههای مدار دسترسی پیدا کنند و بخش اصلی روشهای مدرن تست PCB مانند ICT و FPT هستند.
تا زمانی که طرحبندی معقول باشد، اندازه مناسب کنترل شود و طراحی برای فرآیند آزمایش در CAD ترکیب شود، میتوان حداکثر تأثیر نقاط تست برد مدار را تضمین کرد. اگر بتوان از اشتباهات رایج اجتناب کرد و محدودیتهای آنها را درک کرد، نتایج آزمایش بهتر خواهد بود.
چه در حال ساخت نمونههای اولیه باشید و چه در حال انجام تولید DFT در مقیاس بزرگ، نقاط تست روی PCB را نمیتوان نادیده گرفت. آنها پلهای کلیدی اتصال طراحی به محصول نهایی با کیفیت بالا هستند.
سوالات متداول درباره نقاط تست PCB
سوال ۱: اندازه نقاط تست باید چقدر باشد؟
در حالت ایدهآل، ۰.۰۵۰ اینچ؛ حداقل، ۰.۰۳۵ اینچ برای پروبینگ قابل اعتماد.
سوال ۲: آیا میتوان از مسیرها یا سوراخهای عبوری به عنوان نقاط تست استفاده کرد؟
بله. مسیرها و سوراخهای عبوری میتوانند به عنوان نقاط تست برد مدار عمل کنند، مشروط بر اینکه به درستی در CAD تعیین شده باشند.
سوال ۳: فناوری اطلاعات و ارتباطات در مقابل FPT - کدام را باید انتخاب کنم؟
• فناوری اطلاعات و ارتباطات: بهترین گزینه برای تولید انبوه، بسیار سریع اما پرهزینه.
• FPT: انعطافپذیر، کمهزینه، کندتر - ایدهآل برای نمونههای اولیه.
سوال ۴: آیا نمونههای اولیه به نقاط تست نیاز دارند؟
بله. حتی در تیراژهای کم، پدهای تست نقطهای SMD به مهندسان کمک میکنند تا به سرعت اشکالزدایی کنند و در زمان توسعه صرفهجویی کنند.
سوال ۵: چگونه از اتصال کوتاه بین نقاط تست جلوگیری کنیم؟
فاصله ≥0.1 اینچ را حفظ کنید و نقاط تست غیرضروری را محدود کنید تا اتصال کوتاههای تصادفی کاهش یابد.
