Mérőhegyek típusai és alkalmazása

Kiváló minőségű fogyóeszközök ICT/FCT folyamatokhoz.

2021. október 10., vasárnap, 20:43

Címkék: áramkör mérés méréstechnika TME

Az elektronikus áramkörök tömeges gyártása messzemenő automatizálást igényel. Ez vonatkozik a PCB-k gyártására, az alkatrészek elhelyezésére és forrasztására. A végső minőségellenőrzési szakaszban azonban még a leghatékonyabb gyártási folyamat is lelassítható.

Ez az oka annak, hogy a fejlett ICT (In \ -Circuit Tests) megoldásokat, amelyek automatizált méréssorozaton keresztül ellenőrzik az áramkört és annak paramétereit, egyre gyakrabban használják a gyártósorokon. Nyilvánvaló, hogy ezt a fajta ellenőrzést évtizedek óta végzik - de az elektronika növekvő miniatürizálása megköveteli a PCB-k és a kábelkötegek pontosabb vizsgálatát. A hatalmas frekvenciákon működő kommunikációs áramkörök korában maguknak a méréseknek is pontosabbnak kell lenniük, míg a digitális áramkörök általános használata visszafordíthatatlanul megváltoztatta az ICT módszertanát. Ma már gyakran találkozunk az FCT (funkcionális tesztelés) rövidítéssel, amely az áramkör működésének részletes ellenőrzésére utal a végső gyártási szakaszban, az áramellátás bekapcsolásával és a kész eszközben való működések szimulálásával.

Az elektronikus áramkör-teszterek számos alkatrészből állnak - tartókból, vezérlőkből, mérőáramkörökből, érzékelőkből. Ezek programozható és konfigurálható eszközök. Tartalmaznak egy alapvető működtető elemet is: mérőhegyeket. Ezek precíziós, rugós terhelésű szondák, amelyeket arra terveztek, hogy jó, de rövid élettartamú érintkezést hozzanak létre az áramkör elemeivel-elsősorban a passzív alkatrészek és IC-k vezetékeivel és a NYÁK területeivel. A mérések és az utak folytonosságának ellenőrzése mellett más célokra is használják őket. Behatolhatnak a csatlakozókba, lehetővé téve az érintkezések tesztelését anélkül, hogy használnák az aljzatot vagy a dugóházat. Ezeket a digitális elektronikában is használják, ahol többek között az ISP (In-System Programming) technikát alkalmazó mikrokontrollerek programozására, valamint az áramkörbe telepített rendszerekkel való kommunikációra (pl. soros port vagy a CAN busz az autóiparban). Speciális érintkező szondákat használnak az akkumulátorok, vagy inkább cellák és pakkok gyártásához, amelyeket tárolás előtt a tároláshoz és szállításhoz optimális szintre kell tölteni. A mérőhegyek fontos alkalmazási területe az elektronikus szolgáltatások, ahol az automatikus áramkör-tesztelés felgyorsíthatja a hiba észlelésének és kijavításának folyamatát.

Mérőhegyek – alapvető paraméterek

Az első különbség a mérőhegyek között első pillantásra is látható, ez pedig a hegy (fej) alakja. Ebben a cikkben később tárgyaljuk az egyes fejek célját. Először az elektromos és mechanikai paraméterekre összpontosítunk, amelyeket figyelembe kell venni az elvégzett vizsgálat típusával összefüggésben.

Mivel a szondák folyamatos használatnak vannak kitéve, újra és újra a PCB alkatrészekhez vannak nyomva, kopásnak és szennyeződésnek vannak kitéve. Manapság, amikor az elektronikai ipar általában az ólommentes kötőanyagok felé fordul (keményebb és kémiailag agresszívabb fluxusokat igényel), a mérőhegyek keménysége és bevonata különösen fontos szerepet játszik. Éppen ezért gyakran találkozunk acél szondákkal és olyan hegyekkel, amelyek berilliumrézből (CuBe) készültek, ez az ötvözet ugyanis magas réztartalommal és elektromos vezetőképességgel bír. Annak érdekében, hogy megvédjék a hegyeket a korrozív hatásoktól, a szondákat általában arany vagy nikkel bevonattal látják el - ily módon megőrzik tartósságukat folyékony anyagokkal és oldószerekkel való gyakori érintkezés során is.

Fontos figyelni arra a tényre, hogy egy egyszerű nulla-egy folytonossági vizsgálat elvégezhető viszonylag nagy ellenállású szondákkal. A részletes áramköri vizsgálat (vagy kalibrálás) azonban pontos mérésen alapul, amely a lehető legkisebb ellenállású csatlakozásokat igényli. Ezért a névleges ellenállás megtalálható az összes érintkező szonda jellemzői között. Itt a kapcsolódó tényező az oldalsó rugóelhajlás - mivel csak a gyártó ajánlásai szerinti nyomás garantálja a megadott ellenállással való kapcsolat elérését (a működési eltérés külön paraméterrel meghatározott teljesítmény alkalmazása után következik be). Kérjük, vigyázzon: (1) a rugó nyomása nem haladhatja meg a maximális erőt (ilyen helyzetben a szonda nem lesz párnázva); (2) a nyomáserő a vizsgált áramkör elemeire kerül - a helytelenül kiválasztott szonda károsíthatja az alkatrészeket, utakat stb.

Az utolsó fontos paraméter az elfogadható üzemi hőmérséklet - mivel az automatizált teszteket néha az áramkör gyártási lépései között vagy röviddel a visszafolyó forrasztási folyamat után végzik. Más szóval, vannak olyan helyzetek, amikor a szonda magas hőmérsékletű alkatrészekkel érintkezik. Ez vonatkozik az úgynevezett stressz tesztek és a környezeti tesztek feltételeire is, amikor a maximális terhelésnek vagy extrém hőmérsékleti feltételeknek kitett áramkör viselkedését vizsgálják.

A sűrű komponenses áramkörök tesztelésére szolgáló szondák kiválasztásakor egy másik paraméter lesz fontos - a minimális rasztertávolság, amelyben az adott szonda működhet.

Mérőhegyek típusai és alkalmazása

Az elektronikus áramköröket leggyakrabban az alábbi pontokon vizsgálják:

  • speciálisan kijelölt területeken (tesztpontokon), amelyeket a precíziós elektronikában gyakran aranyoznak (1b., 1c., 1d. ábra);
  • a NYÁK és az alkatrészek vezetékei közötti csatlakozásokon (1e. ábra);
  • VIA pontok (1a. ábra), azaz NYÁK rétegeket összekötő hüvelyek (leggyakrabban kétoldalas lapokkal van dolgunk, de például számítógép vagy mobiltelefon alaplapok esetén az áramkörök több rétegből állnak);
  • csapszegek és hasonló csatlakozók érintkezőin (1f ábra).

A vizsgálandó ponttól, valamint a lerakódásokon, oxidált forraszanyagon vagy fluxusmaradványokon való behatolás szükségességétől (vagy hiányától) függően a megfelelő fejformájú hegyet kell kiválasztani a vizsgálat elvégzéséhez. Nézzük tehát, hogy az egyes megoldásokhoz milyen funkciók állnak rendelkezésre.



1. ábra Elektronikus áramköri mérőpontok

Hengeres vagy félgömb alakú mérőhegyek

A hengeres, lapos  (2., 3. ábra) vagy félgömb alakú  (4., 5. ábra) hegyekkel ellátott szondák biztonságos eszközök mérőpontok vizsgálatához** (különösen azokhoz, amelyek aranyozottak és tisztítottak). A félgömb alakú hegyek sikeresen használhatók a forrasztóvezetékeken vagy magukon a vezetékeken végzett mérésekhez is. Az ilyen hegyek fő jellemzője a noninvazivitás.



 A lekerekített hegy megakadályozza a tesztelt alkatrészek összekarcolását.

A TME kínálatában hengeres, kúpos horonnyal rendelkező szondák is találhatók. (6., 7. ábra). Ez az alak megkönnyíti az apa csatlakozókon vagy a THT elemek szerelésének helyén végzett vizsgálatokat. A széles nyílás lehetővé teszi a vezetékek "megragadását" még akkor is, ha azok hajlítva vagy pontatlanul vannak elhelyezve. A szakemberek felhívják a figyelmet arra, hogy a kúpos horony gyorsan szennyeződhet, ha a szondát nem optimális körülmények között működtetik, vagy használt és piszkos berendezések tesztelése során. Ennek ellenére az egyik legnépszerűbb megoldás az átmenő furatos áramkörök ellenőrzésére. Hasonló tulajdonságokkal bírnak a sugárirányban megmunkált fejek (8. ábra) - ugyanakkor kompatibilisek a lapos és domború vizsgálati pontokkal is.


2. ábra


3. ábra

4. ábra


5. ábra


6. ábra


7. ábra

8. ábra

Multifunkciós mérőhegyek

A fent leírt mérőhegyeknek van egy szépséghibája, amely kritikusnak bizonyulhat az ólommentes forrasztóanyagot használó gyártási folyamatokban. Kialakításuk megnehezíti a lerakódások és a fluxusmaradványok behatolását. Alternatívaként hengeres szondák használhatók, amelyek mart teteje piramisháló kialakítású. Az ilyen szondák nemcsak a legtöbb vizsgálati ponthoz (tesztpontok, THT vezetékek stb.) való csatlakoztatáshoz használhatók, hanem a kötőanyag felső rétegébe is behatolnak (pl. oxidált), ami csökkenti a hibás teszteredmények kockázatát.


Számos hegy megkönnyíti az érintkezést lapos és függőleges elemekkel egyaránt.


9. ábra


10. ábra



11. ábra

Kúpos hegyek

A kúpos hegyek a legrégebbi és még mindig a leggyakrabban használt megoldások. Fontos szem előtt tartani, hogy vannak korlátaik, ugyanakkor változatos termékcsoportot alkotnak.

A kúp alakú hegyek (12., 13., 14. ábra) szinte minden típusú vizsgálathoz használhatók, bár pontos pozicionálást igényelnek. Még a PCB méretének kis eltérései is gyorsan hibás mérések sorozatához vezetnek. A 60° és 90°-os ferde végeket elsősorban a VIA -pontok és a csatlakozók tesztelésére használják. Az alkalmazás előtt forrasztómaszkok is használhatók ideiglenes kapcsolatok létrehozására egyetlen úthoz. Ismét meg kell jegyeznünk, hogy azoknál a perselyeknél és csatlakozóknál, ahol a felület valamilyen módon szennyezett lehet, a mart/bordázott típusok (15., 16., 17. ábra) a legjobb megoldások, mivel széleik megkönnyítik a behatolást.



Pontos kúp, azaz üreges alkatrészek tesztelésére.

Ebben a termékcsoportban a lerakódások legjobb behatolását a 30°-os vagy akár 15°-os szögű, ferde szondák biztosítják. Ide tartoznak a TEKON szondák 13. és 14 heggyel valamint a FIXTEST 44.118.10.15 éles fejei (18. ábra). Az ilyen típusú szondák nem ajánlottak forrasztással töltött VIA pontok tesztelésére, mert károsíthatják a PCB rétegek közötti kapcsolatot.A kúpos csúcsú érintkezőhegyek speciális esetei a ferde hegyűek (19. ábra). Alakjuk lehetővé teszi a csatlakozást sokféle vizsgálati ponthoz, így a legmegbízhatóbb módszert nyújtják az aljzatok tesztelésére, és viszonylag nagy érintkezési felületet kínálnak, ezért pedig: alacsony ellenállást és nagyobb áramerősséget.


12. ábra

13. ábra


14. ábra

15. ábra


16. ábra


17. ábra


18. ábra

19. ábra

Koronafejű mérőhegyek

Elmondható, hogy a korona-csiszolt mérőhegyek (általában négy csúccsal) ötvözik a fent bemutatott összes megoldás előnyeit. Bár nem a VIA pontok és a csatlakozók tesztelésére tervezték, a következőket kínálják: kiváló bevonat és lerakódás behatolás; számos éles hegye megnehezíti a szennyeződések letapadását (öntisztító hatás); a fej középső pontját csúcsokkal körülvéve megkönnyíti a szonda érintkezését a THT alkatrészek vezetékeivel még kisebb szerelési hibák esetén is (hajlítás, elmozdulás), és a szondát domború tesztpontokra fókuszálja.


A TME lágy (rövid, 20., 21. ábra) és éles (22., 23. ábra) koronahegyű mérőket kínál, valamint három-pontos változatot (24. ábra).

20. ábra

21. ábra

22. ábra

23. ábra

24. ábra

Speciális célú szondák

Az alapvető elektromos tesztelési szondákon kívül a TME termékválasztéka speciális hegyeket is tartalmaz precíziós méréshez, LED -teszteléshez és az (újratölthető) elemek kezeléséhez.

Automatizált négyvezetékes érzékelés

A négypontos/négyvezetékes érzékelés négy szondát alkalmaz az áramkör egy szakaszára. A külső pár lehetővé teszi az áram áramlását a vizsgált komponensen, míg a belső pár a potenciálkülönbség mérésére szolgál az alkatrész bemenetén és kimenetén. Az áram- és feszültségcsökkenési adatokkal a mérő nagy pontossággal határozza meg a vizsgált tárgy ellenállását. A kétpontos érzékeléstől eltérően az eredményt nem befolyásolja a mérővezetékek ellenállása, ezért ezt a technikát leggyakrabban alacsony ellenállások tesztelésére használják a precíziós elektronika tesztelésének és kalibrálásának részeként (pl. mérőeszközök). Ezt a módszert gyakran Kelvin érzékelésnek/rendszernek nevezik.

Négyvezetékes érzékelés elvégzéséhez speciális típusú érintkezőkre van szükség, amelyek mindegyike két független érintkezővel van felszerelve. Az alkatrészek kifejezetten erre a célra tervezett csatlakozók és tesztpontok mérésére alkalmasak. Az aranyozás és az anyag biztosítja a jó ismételhetőséget és az alacsony csatlakozási ellenállást - még akkor is, ha nagyszámú és gyakori csatlakozási és leválasztási ciklus van.

LED-tesztelés

A LED-ek tesztelése tömeggyártási körülmények között (1) elektromos méréseken és (2) áramellátáson alapul, és megerősíti, hogy a LED által kibocsátott fény megfelelő fényerejű és színű-e. A funkcionalitás tesztelés azt is ellenőrzi, hogy a jelzők megfelelően kommunikálják-e az eszköz állapotát. A dióda működésének ellenőrzéséhez speciális érintkező szondákat alkalmaznak a LED-re, és a kibocsátott fényt egy optikai szálon keresztül továbbítják. További méréseket az optikai szál másik végén elhelyezett érzékelő végez (általában a sugárzás intenzitását és hullámhosszát mérve) . A szondához rögzített száloptikai csúcs általában olyan horonyban helyezkedik el, amely korlátozza a külső fény beáramlását, így a vizsgálatot nem kell sötétben elvégezni. A TME-nél TEKON márkájú LED-es érintkezőket kínálunk, 1,1 mm és 5 mm közötti átmérővel. Ez a tartomány egybeesik a legnépszerűbb fénykibocsátó diódákkal - az SMD alkatrészektől a szabványos THT vezérlőkig.

Akkumulátor mérők

A mérőhegyek egy másik speciális típusa az olyan alkatrészek, amelyeket ideiglenes kapcsolatok létrehozására terveztek az áramforrás termináljaihoz. Az ilyen típusú szondákat a szokásos fogyasztói elemek (AA, AAA stb.) és az újratölthető elemek tesztelésekor használják. Mivel minden cella optimális töltöttségi szinttel rendelkezik, amelyen tárolni kell őket, az akkumulátor kivezetéseihez érintett hegyeket az akkumulátorok előzetes töltése során is használják (a gyártás utolsó szakaszában), ami lehetővé teszi azok biztonságos tárolását és szállítását.



A nagy felület és a rugós nyomóerő jó rögzítést garantál a terminálhoz.

Az akkumulátor mérőhegyek általában hengeres vagy félgömb alakúak. Mivel az áramforrások méretét a nemzetközi szabványok szigorúan meghatározzák, az akkumulátor-szondákat alacsony rugóhajlás jellemzi.

A cikk forrása:

www.tme.eu

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
ÉLELMISZER-BIZTONSÁG
Média Partnerek