در زمینه تولید قطعات الکترونیکی با سرعت و دقت بالا، آداپتورهای تست سوزنی الکترونیکی به عنوان دروازهبانانی عمل میکنند که کیفیت PCBها، تراشهها و ماژولها را تضمین میکنند. با کوچکتر شدن فزاینده فاصله پینهای قطعات و افزایش پیچیدگی تست، تقاضا برای دقت و قابلیت اطمینان در تست به اوج بیسابقهای رسیده است. در این انقلاب اندازهگیری دقیق، موتورهای میکرو استپر نقش ضروری را به عنوان "عضلات دقیق" ایفا میکنند. این مقاله به بررسی چگونگی عملکرد دقیق این هسته قدرت کوچک در آداپتورهای تست سوزنی الکترونیکی و هدایت تست الکترونیکی مدرن به دوران جدید میپردازد.
一.مقدمه: هنگامی که دقت آزمایش در سطح میکرون مورد نیاز است
روشهای سنتی آزمایش برای نیازهای آزمایش بستههای میکرو-پیچ BGA، QFP و CSP امروزی ناکافی شدهاند. وظیفه اصلی یک آداپتور تست سوزنی الکترونیکی، هدایت دهها یا حتی هزاران پروب آزمایش برای ایجاد اتصالات فیزیکی و الکتریکی قابل اعتماد با نقاط آزمایش روی واحد تحت آزمایش است. هرگونه ناهماهنگی جزئی، فشار ناهموار یا تماس ناپایدار میتواند منجر به عدم موفقیت آزمایش، قضاوت نادرست یا حتی آسیب به محصول شود. موتورهای میکرو استپر، با کنترل دیجیتال منحصر به فرد و ویژگیهای دقت بالای خود، به یک راه حل ایدهآل برای رفع این چالشها تبدیل شدهاند.
一.مکانیزم کار اصلی موتور میکرو استپر در آداپتور
عملکرد موتور میکرو استپر در آداپتور تست سوزن الکترونیکی یک چرخش ساده نیست، بلکه مجموعهای از حرکات هماهنگ دقیق و کنترلشده است. گردش کار آن را میتوان به مراحل اصلی زیر تقسیم کرد:
۱. تراز دقیق و موقعیتیابی اولیه
گردش کار:
دریافت دستورالعمل:کامپیوتر میزبان (میزبان تست) دادههای مختصات قطعه مورد آزمایش را به کارت کنترل حرکت ارسال میکند که آن را به یک سری سیگنالهای پالس تبدیل میکند.
حرکت تبدیل پالس:این سیگنالهای پالس به درایور موتور میکرو استپر ارسال میشوند. هر سیگنال پالس، شفت موتور را برای چرخش در یک زاویه ثابت - "زاویه پله" - هدایت میکند. از طریق فناوری پیشرفته درایو میکرواستپینگ، یک زاویه پله کامل را میتوان به ۲۵۶ یا حتی تعداد بیشتری میکرواستپ تقسیم کرد و بدین ترتیب به کنترل جابجایی در سطح میکرومتر یا حتی زیرمیکرومتر دست یافت.
موقعیت یابی اجرا:موتور، از طریق مکانیزمهای انتقال قدرت مانند پیچهای لید دقیق یا تسمههای تایمینگ، کالسکه حاوی پروبهای آزمایش را برای حرکت در صفحات محور X و محور Y به حرکت در میآورد. سیستم با ارسال تعداد مشخصی پالس، آرایه پروب را به طور دقیق به موقعیتی که مستقیماً بالای نقطه مورد آزمایش قرار دارد، حرکت میدهد.
۲. فشردهسازی کنترلشده و مدیریت فشار
گردش کار:
تقریب محور Z:پس از تکمیل موقعیتیابی صفحه، میکرو استپر موتور مسئول حرکت محور Z شروع به کار میکند. این میکرو استپر دستورالعملها را دریافت کرده و کل هد تست یا یک ماژول پروب را برای حرکت عمودی به سمت پایین در امتداد محور Z هدایت میکند.
کنترل دقیق سفر:موتور به آرامی و در فواصل میکرو به پایین فشار میآورد و دقیقاً مسافت حرکت پرس را کنترل میکند. این موضوع بسیار مهم است، زیرا مسافت حرکت خیلی کوتاه میتواند منجر به تماس ضعیف شود، در حالی که مسافت حرکت خیلی طولانی ممکن است فنر پروب را بیش از حد فشرده کند و در نتیجه فشار بیش از حد و آسیب به پد لحیم ایجاد شود.
حفظ گشتاور برای حفظ فشار:وقتی پروب به عمق تماس از پیش تعیینشده با نقطه آزمایش میرسد، موتور میکرو استپر از چرخش باز میایستد. در این مرحله، موتور با گشتاور نگهدارنده ذاتی بالای خود، محکم در جای خود قفل میشود و نیروی رو به پایین ثابت و قابل اعتمادی را بدون نیاز به منبع تغذیه مداوم حفظ میکند. این امر پایداری اتصال الکتریکی را در کل چرخه آزمایش تضمین میکند. به خصوص برای آزمایش سیگنال فرکانس بالا، تماس مکانیکی پایدار، پایه و اساس یکپارچگی سیگنال است.
۳. اسکن چند نقطهای و آزمایش مسیر پیچیده
گردش کار:
برای بردهای مدار چاپی پیچیده که نیاز به آزمایش قطعات در چندین ناحیه مختلف یا در ارتفاعات مختلف دارند، آداپتورها چندین موتور میکرو استپر را برای تشکیل یک سیستم حرکتی چند محوره ادغام میکنند.
این سیستم حرکت موتورهای مختلف را طبق یک توالی تست از پیش برنامهریزیشده هماهنگ میکند. به عنوان مثال، ابتدا ناحیه A را آزمایش میکند، سپس موتورهای XY به طور هماهنگ حرکت میکنند تا آرایه کاوشگر را به ناحیه B منتقل کنند و موتور محور Z دوباره برای آزمایش به پایین فشار میدهد. این حالت «تست پرواز» کارایی آزمایش را تا حد زیادی بهبود میبخشد.
در کل فرآیند، قابلیت حافظه موقعیت دقیق موتور، تکرارپذیری دقت موقعیتیابی را برای هر حرکت تضمین میکند و خطاهای تجمعی را از بین میبرد.
一.چرا موتورهای میکرو استپر را انتخاب کنیم؟ – مزایای مکانیزم کار
مکانیسم کار دقیق فوق الذکر از مشخصات فنی خود موتور میکرو استپر ناشی میشود:
دیجیتالسازی و همگامسازی پالس:موقعیت موتور کاملاً با تعداد پالسهای ورودی هماهنگ است و امکان ادغام یکپارچه با کامپیوترها و PLCها را برای کنترل کامل دیجیتال فراهم میکند. این یک انتخاب ایدهآل برای تست خودکار است.
بدون خطای تجمعی:در شرایط بدون اضافه بار، خطای پلهای موتور پلهای به تدریج جمع نمیشود. دقت هر حرکت صرفاً به عملکرد ذاتی موتور و درایور بستگی دارد و قابلیت اطمینان را برای آزمایشهای طولانی مدت تضمین میکند.
ساختار جمع و جور و چگالی گشتاور بالا:طراحی مینیاتوری آن امکان جاسازی آسان در وسایل تست فشرده را فراهم میکند، در حالی که گشتاور کافی برای هدایت آرایه پروب را فراهم میکند و به تعادل کاملی بین عملکرد و اندازه دست مییابد.
一.پرداختن به چالشها: فناوریهایی برای بهینهسازی بهرهوری کار
علیرغم مزایای برجسته آن، در کاربردهای عملی، موتورهای میکرو استپر با چالشهایی مانند رزونانس، ارتعاش و افت پله بالقوه نیز مواجه هستند. برای اطمینان از عملکرد بیعیب و نقص آن در آداپتورهای تست سوزن الکترونیکی، صنعت تکنیکهای بهینهسازی زیر را اتخاذ کرده است:
کاربرد عمیق فناوری درایو میکرو پلهای:از طریق میکرو-استپینگ، نه تنها وضوح بهبود مییابد، بلکه مهمتر از آن، حرکت موتور روانتر میشود و به طور قابل توجهی لرزش و نویز را در حین خزش با سرعت کم کاهش میدهد و باعث میشود تماس پروب سازگارتر شود.
معرفی سیستم کنترل حلقه بسته:در برخی از کاربردهای بسیار پر تقاضا، انکودرها به موتورهای میکرو استپر اضافه میشوند تا یک سیستم کنترل حلقه بسته تشکیل دهند. این سیستم موقعیت واقعی موتور را به صورت بلادرنگ رصد میکند و به محض تشخیص خروج از سنکرون (به دلیل مقاومت بیش از حد یا دلایل دیگر)، بلافاصله آن را اصلاح میکند و قابلیت اطمینان کنترل حلقه باز را با تضمین ایمنی یک سیستم حلقه بسته ترکیب میکند.
一.نتیجهگیری
به طور خلاصه، عملکرد موتورهای میکرو استپر در آداپتورهای تست سوزن الکترونیکی، نمونهای عالی از تبدیل دستورالعملهای دیجیتال به حرکات دقیق در دنیای فیزیکی است. این موتورها با انجام مجموعهای از اقدامات دقیق قابل کنترل، از جمله دریافت پالسها، ایجاد حرکات میکرو استپ و حفظ موقعیت، وظایف مهم ترازبندی دقیق، فشار دادن قابل کنترل و اسکن پیچیده را بر عهده میگیرند. این موتورها نه تنها یک جزء اجرایی کلیدی برای دستیابی به اتوماسیون تست هستند، بلکه یک موتور اصلی برای افزایش دقت، قابلیت اطمینان و کارایی تست نیز میباشند. با پیشرفت مداوم قطعات الکترونیکی به سمت کوچکسازی و تراکم بالا، فناوری موتورهای میکرو استپر، به ویژه فناوری کنترل میکرو استپ و حلقه بسته آن، همچنان فناوری تست الکترونیکی را به ارتفاعات جدید سوق خواهد داد.
زمان ارسال: ۲۶ نوامبر ۲۰۲۵