اختبار PCBA

ما هو اختبار PCBAs؟

اختبار PCBA يشير إلى الاختبارات الوظيفية، وأداء الموثوقية للوحات PCBA التي تُجرى باستخدام معدات وعمليات متخصصة بعد الانتهاء من تصنيع اللوحة العارية PCB وتجميع المكونات. وهي خطوة حاسمة في الكشف عن عيوب الدوائر والتحقق من مطابقة المنتج، وتُحدد بشكل مباشر جودة نموذج PCBA الأولي وجدوى الإنتاج الضخم اللاحق. ولتجنب جودة منتجات رديئة، فإن اختبار الوظائف PCB يعد بلا شك خطوة لا غنى عنها. ولا مبالغة في القول إن سمعة علامة الشركة التجارية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بلوحات PCBA الخاصة بها. لذلك، ليس من المستغرب أن يُنظر إلى اختبار PCBA الفعلي على أنه الجزء الأهم في عملية الإنتاج.

الهدف الأساسي من الاختبار

• التحقيق في عيوب التصنيع: مثل وصلات اللحام البارد، والتوصيل العابر، والدوائر القصيرة، والدوائر المفتوحة، والمكونات غير الصحيحة أو المفقودة، إلخ؛

• التحقق من الامتثال الوظيفي: التأكد من أن نقل إشارة الدائرة، واستقرار مصدر الطاقة، وتوافق الواجهة، وغيرها تفي بمتطلبات التصميم؛

• ضمان الموثوقية: ضمان تشغيل المنتج بشكل مستقر في سيناريوهات حقيقية من خلال اختبارات البيئة والعمر الافتراضي؛

• تقليل مخاطر الإنتاج الضخم: تحديد مشكلات التصميم أو العملية في وقت مبكر لتجنب الحاجة إلى إعادة عمل واسعة النطاق أثناء الإنتاج الضخم.

أنواع الاختبار الشائعة للوحة الدوائر المطبوعة (PCBA)

• الاختبار الأساسي: اختبار البرobe الطائر، الفحص البصري الآلي (AOI);

• اختبار الوظائف: اختبار على مستوى اللوحة، اختبار على مستوى النظام؛

• اختبار احترافي: اختبار الدائرة الداخلية، اختبار ربط الدائرة؛

• اختبار متخصص: اختبار الامتثال لعملية خالية من الرصاص، اختبار الثبات البيئي.

مزايا خدمة الاختبار من Kingfield

بالاستفادة من قدرات "الفحص النوعي متعدد الأبعاد" المذكورة أعلاه، لا تغطي خدمة اختبار PCBA لدينا جميع احتياجات الاختبار فحسب، بل تحقق أيضًا دورة مغلقة من نوع "الاختبار-التغذية الراجعة-التحسين": من خلال بيانات اختبار دقيقة، نقدم للعملاء اقتراحات لتحسين التصميم، ونحسن في الوقت نفسه موثوقية النموذج الأولي وقابلية التصنيع، ونسهل الإنتاج الضخم السريع.

أنواع اختبار PCBA

تُعد تقنية تجميع اللوحات المطبوعة (PCB) متطورة للغاية، وتشمل العديد من المراحل الحيوية مثل طرق إنتاج اللوحات المطبوعة، وشراء المكونات ومراجعتها، وتجميع SMT، والتغليف DIP، وتجميع اللوحات الدوائر المطبوعة واختبارها. وبشكل أدق، فإن تجميع وفحص اللوحات المطبوعة (PCBA) هو المرحلة الأكثر أهمية في الضبط الداخلي، ويُحدد بشكل مباشر أداء المنتج النهائي. ويستلزم اختبار PCBA اختيار حل مناسب بناءً على مرحلة النموذج الأولي، وتعقيد العملية، وسياق التطبيق. فيما يلي التفاصيل الأساسية لأنواع الاختبار السائدة في القطاع، وكلها وحدات خدمة ناضجة من شركة Kingfield:

أولًا: الفحص الأساسي: يغطي العيوب الأساسية في التصنيع

1. اختبار الإبرة الطائرة

• الوظيفة الأساسية: يكتشف بدقة مشكلات الاستمرارية والدوائر القصيرة على اللوحات المطبوعة الفارغة أو المجمعة دون الحاجة إلى أجهزة اختبار متخصصة.

• الخصائص التقنية: دقة الاختبار ±0.03 مم، يدعم لوحات من 1 إلى 56 طبقة، وسرعة اختبار 200 نقطة/ثانية، ومناسب للنماذج الأولية بكميات صغيرة

• السيناريوهات القابلة للتطبيق: النماذج الأولية، وإنتاج دفعات صغيرة إلى متوسطة، ومناسبة بشكل خاص للمشاريع التي تتكرر فيها التصاميم وحيث لا يلزم تصنيع تجهيزات متكررة.

2. فحص بصري AOI

• الوظيفة الأساسية: يحدد عيوب مظهر وصلات اللحام باستخدام الرؤية الآلية، ويستبدل الفحص البصري اليدوي.

• الخصائص التقنية: تصوير بصري ثلاثي الأبعاد، قادر على اكتشاف عيوب مثل وصلات لحام باردة، ووصلات متقاطعة، ونقص في اللحام، ومكونات موضعها غير دقيق أو مفقودة أو مقلوبة.

• السيناريوهات القابلة للتطبيق: فحص شامل بعد تركيب SMT، ومناسب بشكل خاص للوحات النماذج الأولية التي تحتوي على حزم صغيرة جدًا من نوع 03015 وتركيب كثيف.

3. اختبار ICT: تشمل الإشارات ICT بشكل رئيسي تبديل الدوائر، وقيم الجهد والتيار، ومنحنيات التذبذب، والسعة، والضوضاء، إلخ.

ثانيًا. الاختبار الوظيفي: التحقق من متطلبات التصميم الأساسية

1. اختبار على مستوى اللوحة

• الوظيفة الأساسية: لاختبار وحدات الوظائف الأساسية للوحة PCBA، مثل وحدات الطاقة، ووحدات الإشارة، ووحدات الواجهة.

• الخصائص التقنية: تُحاكي نصوص الاختبار المخصصة مدخلات الجهد/الإشارات التشغيلية الفعلية وتُصدر تقارير عن توافق وظائف الوحدة.

• السيناريوهات القابلة للتطبيق: للتحقق من معقولية التصميم في وحدات الوظائف المنفردة، مثل وحدات إرسال الإشارات في لوحات التحكم الصناعية ووحدات الطاقة في المعدات الطبية.

2. اختبار على مستوى النظام

• الوظيفة الأساسية: دمج لوحات PCBA في نظام كامل لاختبار التآزر الوظيفي الكلي واستقرار الأداء.

• الخصائص التقنية: محاكاة سيناريوهات التطبيق الواقعية لإجراء اختبارات التشغيل المستمر.

• السيناريوهات القابلة للتطبيق: التحقق النهائي من النماذج الأولية للمنتج للتأكد من استيفائها لمتطلبات المستخدم النهائي، مثل وظائف الأجهزة الذكية وأداء الربط للمعدات الصناعية.

اختبار PCBA ليس تكلفة إضافية، بل هو "خط دفاع ضروري" من النموذج الأولي للتصميم إلى الإنتاج الضخم. تكمن أهميته الأساسية في أربعة أبعاد رئيسية، تعكس بدقة أنواع الاختبارات المختلفة المذكورة سابقًا:

1. التحقيق في عيوب التصنيع لتجنب خطر إعادة العمل بالجملة.

في إنتاج اللوحات الإلكترونية المطبوعة (PCBA)، يمكن أن تؤدي الأخطاء البسيطة إلى فشل وظيفي كلي. يمكن للفحوصات الأساسية مثل اختبار المسبار الطائر (flying probe testing) وفحص التفتيش البصري الآلي (AOI) أن تغطي بنسبة 100٪ العيوب الأساسية مثل التوصيل الكهربائي، ومظهر وصلات اللحام، وتجميع المكونات، مما يمنع هذه المشاكل من الانتقال إلى المراحل اللاحقة—وخاصة في مرحلة النموذج الأولي. ويمكن للكشف المبكر أن يجنب الحاجة إلى إصلاحات واسعة النطاق ناتجة عن عيوب في التصميم أو العملية أثناء الإنتاج الضخم، ويقلل الخسائر بعشرات المرات.

2. التحقق من إمكانية تنفيذ التصميم وضمان أن الوظائف تلبي المتطلبات.

يجب التحقق من المبرر النظري وراء الرسومات التصميمية من خلال الاختبار العملي. يمكن لاختبارات المستوى اللوحي ومستوى النظام محاكاة سيناريوهات التطبيق الواقعي للتحقق مما إذا كانت الوظائف الأساسية مثل استقرار إمداد الطاقة، ونقل الإشارة، والتعاون بين الوحدات تفي بمتطلبات التصميم. ويحدد هذا بدقة المشكلات التي يكون فيها "الرسم عمليًا ولكن غير قابل للاستخدام عمليًا"، مما يوفر دعمًا بيانات لتحسين التصميم ومنع المنتجات من التخلص منها بواسطة السوق بسبب عيوب وظيفية بعد الإطلاق.

3. ضمان الموثوقية والمتانة، وتعزيز سمعة المنتج.

يُعد التشغيل المستقر على المدى الطويل للوحات الدوائر المطبوعة (PCBAs) ميزة تنافسية أساسية للمنتجات النهائية. ويمكن لاختبارات الاستقرار البيئي واختبارات ربط الدوائر التحقق من موثوقية المنتجات في ظل ظروف درجات الحرارة والرطوبة والاهتزاز القصوى، مما يضمن التشغيل المستمر في سيناريوهات معقدة مثل التحكم الصناعي والإلكترونيات السيارات والمعدات الخارجية. وفي الوقت نفسه، يقوم اختبار ICT عبر الإنترنت بالكشف عن القيم الفعلية للمكونات، ويمنع تقصير عمر المنتج بسبب أعطال مكونات كامنة، ويحافظ على سمعة العلامة التجارية.

4. الامتثال لمتطلبات الصناعة وكسر الحواجز التجارية.

بالنسبة للمنتجات المُعدة للتصدير أو الصناعات الخاصة مثل القطاع الطبي والصناعات السيارات، توجد معايير امتثال واضحة لوحات الدوائر المطبوعة (PCBAs). يمكن لاختبارات الامتثال للعملية الخالية من الرصاص إصدار تقارير موثوقة تضمن توافق المنتجات مع المعايير البيئية الدولية؛ في حين أن اختبارات التوصيلات الكهربائية واختبارات الوظائف التي تتماشى مع معايير IPC-610 يمكنها تلبية متطلبات دخول السوق، مما يساعد المنتجات على الدخول السلس إلى الأسواق العالمية ويتجنب رفضها بسبب قضايا الامتثال. باختصار، فإن اختبارات اللوحات الإلكترونية (PCBA) تمثل استثمارًا مغامرًا ذو تكلفة قابلة للتحكم. سواء في مرحلة النموذج الأولي أو الإنتاج الضخم، فإن الاستثمار في الاختبارات يمكن أن يحقق عائدًا مضاعفًا عدة مرات — حيث لا يقتصر فقط على اكتشاف المشكلات مبكرًا وتقليل تكاليف إعادة العمل، بل يضمن أيضًا جودة المنتج، ويسرع من وقت طرحه في السوق، ويوسع فرص الوصول إلى الأسواق. توفر خدمات كينغ فيلد الشاملة للاختبارات ضمانة بأن كل لوحة دوائر مطبوعة (PCBA) تتمتع بموثوقية وامتثال على مستوى الإنتاج الضخم من خلال حلقة مغلقة تشمل "الاختبار الدقيق + تغذية البيانات + اقتراحات التحسين".

تعتمد دقة وكفاءة اختبار PCBA إلى حد كبير على دعم معدات الاختبار الاحترافية. فيما يلي أنواع المعدات الأساسية التي تتوافق مع قيمة الاختبار المذكورة أعلاه؛ وهي جميعها معدات رئيسية تُستخدم فعليًا من قبل Kingfield في اختبار النماذج الأولية، وتوازن بين الدقة والكفاءة وملاءمة السيناريو:

معدات كشف العيوب الأساسية

1. جهاز اختبار المسبار الطائر الوظائف الأساسية: يكتشف استمرارية لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والدوائر القصيرة والدوائر المفتوحة دون الحاجة إلى تجهيزات خاصة.

المواصفات الرئيسية: دقة الاختبار ±0.03 مم، سرعة الاختبار 200 نقطة/ثانية، يدعم لوحات من 1 إلى 56 طبقة، وأقل قطر ثقب 0.2 مم.

مزايا المعدات: مناسب للنماذج الأولية بكميات صغيرة؛ ويُلغي الحاجة إلى تصنيع تجهيزات متكررة أثناء تكرار التصاميم، مما يقلل من تكاليف الاختبار.

2. نظام AOI الوظائف الأساسية: تحديد العيوب في وصلات اللحام (مثل اللحام البارد، والتوصيلات العرضية، وقلة اللحام) باستخدام الرؤية الآلية، وكذلك اكتشاف الأخطاء في تركيب المكونات (مثل التركيب الخاطئ أو النقص أو العكس في الاتجاه).

المواصفات الرئيسية: تصوير الرؤية ثلاثية الأبعاد، دقة 10 مايكرومتر، سرعة فحص 1000 مم²/ثانية، يدعم حزمًا فائقة الصغر مثل 03015.

مزايا المعدات: يستبدل الفحص البصري اليدوي، دقة لا تقل عن 99.7%، وتكامل سلس مع خطوط إنتاج SMT، دون الحاجة إلى وقت تسليم إضافي.

معدات التحقق الوظيفي

1. نظام اختبار وظيفي على مستوى اللوحة

الوظائف الأساسية: يحاكي ظروف التشغيل الواقعية لاختبار وظائف الوحدات الفردية مثل وحدات الطاقة، ووحدات الإشارة، ووحدات الواجهة.

المواصفات الرئيسية: مدى اختبار الجهد 0-60 فولت، دقة التيار ±0.1 مللي أمبير، يدعم تردد الإشارة من 0-1 جيغاهرتز. مزايا المعدات: تتيح النصوص البرمجية القابلة للتخصيص تحديد مواقع الأعطال الوظيفية بسرعة، وتوفر بيانات دقيقة لتحسين التصميم.

2. تجهيزات اختبار على مستوى النظام

الوظيفة الأساسية: تُنشئ سيناريوهات تطبيق محاكاة لاختبار التكامل الوظيفي والاستقرار الكلي للوحة PCBA المجمعة.

المواصفات الرئيسية: تدعم محاكاة درجات الحرارة (-40℃ ~ 125℃) والرطوبة (10% ~ 95% رطوبة نسبية)، مع إمكانية التشغيل المستمر حتى 72 ساعة.

مزايا المعدات: يعيد إنشاء بيئة المستخدم النهائي، ويحدد مسبقاً مشكلات التوافق على مستوى النظام، ويجنب إعادة العمل بعد إطلاق المنتج.

معدات اختبار الموثوقية والمعايير

1. وظيفة جهاز اختبار ICT عبر الإنترنت: اكتشاف قيم المكونات الفعلية، وتحديد الوصلات اللحامية الباردة، والمكونات غير الصحيحة، وفشل المكونات.
المواصفات الرئيسية:
عدد قنوات الاختبار ≥ 1024، دقة القياس ±0.01%، سرعة الاختبار ≤ ثانيتين/نقطة.
مزايا المعدات: تتطلب تجهيزات مخصصة، مناسبة للاختبارات المتوسطة الكمية، بيانات معايرة قابلة للتتبع، تضمن دقة المكونات.

2. وظيفة غرفة الاختبار البيئي: محاكاة الظروف القاسية، واختبار موثوقية لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والرطوبة، والاهتزاز.
المواصفات الرئيسية:
مدى درجة الحرارة -40℃ إلى 150℃، مدى الرطوبة 5% إلى 98% رطوبة نسبية، تردد الاهتزاز 5 إلى 500 هرتز.
مزايا المعدات: تحقق من التشغيل المستقر على المدى الطويل للمنتجات، وتناسب السيناريوهات المعقدة مثل التحكم الصناعي والإلكترونيات السيارات.

معدات اختبار الامتثال

1. وظيفة مطياف التألق بأشعة إكس-رف الأساسية: اكتشاف محتوى الرصاص في وصلات اللحام، والتحقق من الامتثال لمعايير روHS.
المواصفات الرئيسية:
مدى الكشف: Na-U;
حد الكشف: ≤1 جزء في المليون;
مدة الاختبار: ≤3 دقائق/لوحة.
مزايا المعدات: اختبار غير تدميري، وتوليد سريع للتقارير الرسمية الموثوقة، مما يساهم في تذليل عقبات التجارة الدولية.

2. وظيفة جهاز اختبار قوة الربط الدائري الأساسية: اختبار قوة الربط واستقرار نقل الإشارة في لوحات الدوائر المطبوعة عالية التردد/عالية الدقة.
المواصفات الرئيسية:
مدى اختبار قوة السحب: 0-50 غرام;
الدقة: ±0.1 جم؛
تردد اختبار الإشارة: حتى 60 جيجاهرتز.
مزايا المعدات: متوافق مع معيار IPC-610، ويضمن موثوقية المنتج في التطبيقات عالية التردد والدقيقة.

س1. ماذا لو أدت الوثائق الناقصة أو أهداف الاختبار غير الواضحة إلى اختبار غير دقيق؟

ج: قم بتقديم الوثائق الكاملة حسب المطلوب. يتطلب الاختبار المخصص معايير تشغيل إضافية. تقدم Kingfield خدمات مراجعة مبدئية مجانية؛ يمكن لفريقنا الفني أن يوصي بالمعدات المناسبة بناءً على الأهداف الأساسية لتجنب هدر الموارد أو إغفال العناصر الحرجة.

س2. كيف يتم حل مشكلة دقة الاختبار غير الكافية أو تشوه البيانات الناتج عن اختيار المعدات غير المناسبة أو إعداد المعلمات بشكل خاطئ؟
أ: اختر المعدات بناءً على تعقيد لوحة الدوائر المطبوعة (3D AOI للوحات عالية الكثافة، واختبار الفحص الطائر للنماذج الأولية صغيرة الدفعة). إذا لم تكن متأكدًا، فاستشر مهندسي Kingfield. التزم بدقة بحدود معايير المعدات، مع التحكم في الإعدادات من قبل مشغل معتمد من الشركة المصنعة الأصلية طوال الوقت لتجنب تلف لوحة الدوائر المطبوعة أو فقدان البيانات الناتج عن الاختبار خارج النطاق.

س3. ما الذي يجب فعله إذا أظهر تقرير الاختبار "عيبًا مشكوكًا فيه"، أو إذا نجح الاختبار ولكن وظيفة الجهاز فشلت أثناء الاستخدام الفعلي؟
أ: توفر Kingfield خدمات تصنيف وتفسير العيوب، مع تحديد تأثير العيوب وفقًا لسيناريوهات الاستخدام وتقديم اقتراحات للإصلاح. إذا تبين أن العيب "مؤهل مخبريًا ولكن فشل فعليًا"، فيمكن تكملة الاختبار بفحص على مستوى النظام. وسنبني بيئة مخصصة لمحاكاة ظروف العمل الفعلية وإكمال التحقق من طرف إلى طرف.

س4. يتأثر اختبار لوحات الدوائر المطبوعة عالية التردد/الدقة بالتداخل الإشاري، ويجب أن تتوافق اللوحات الخالية من الرصاص مع معايير RoHS. كيف يمكن ضمان ذلك؟
ج: تُختبر اللوحات عالية التردد/الدقة في مختبر محمي باستخدام معدات متخصصة بتردد 60 غيغاهرتز. يقوم المهندسون بتحسين نقاط الاختبار لتقليل توهين الإشارة. وتُختبر لوحات الدوائر الخالية من الرصاص باستخدام جهاز طيفي فلورية بالأشعة السينية (XRF) (محتوى الرصاص ≤0.1%)، ويتم إصدار تقرير مطابقة RoHS معترف به دوليًا، ويدعم الشهادة من جهة موثوقة خارجية.

س5. تكون تكلفة اختبار النماذج الأولية الصغيرة مرتفعة، كما يسهل فقدان سجلات الاختبار وعدم إمكانية تتبعها. ما هي الحلول؟
أ: اختر حلاً للاختبار دون الحاجة إلى تجهيزات ثابتة. توفر شركة Kingfield عدم فرض رسوم إضافية للحد الأدنى للطلب عند إجراء اختبارات الدفعات الصغيرة، وتدعم الجمع حسب الطلب لعناصر الاختبار للتحكم في التكاليف. بعد إجراء الاختبارات، تُقدَّم خدمات تخزين التقارير عبر السحابة، حيث يتم أرشفة بيانات الاختبار بالكامل، ولقطات شاشة العيوب، وحلول التحسين، مما يسهل عمليات التكرار اللاحقة والتتبع.