أجهزة اختبار السقوط

أجهزة اختبار السقوط: ما يغطيه هذا الدليل (ولمن هو)

تمت كتابة هذا الدليل لمهندسي الإلكترونيات، ومديري الموثوقية، وقادة المشتريات المسؤولين عن توريد لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) المستخدمة في البيئات عالية الصدمات أو أجهزة التحقق. على وجه التحديد، يتناول متطلبات التصنيع لـ أجهزة اختبار السقوط —وهي لوحات الاستشعار المتخصصة، ووحدات اكتساب البيانات (DAQ)، والنماذج الأولية المزودة بأجهزة قياس المستخدمة لقياس الصدمات الميكانيكية أثناء تطوير المنتج.

عندما تقوم ببناء الأجهزة التي تتحقق من صحة أجهزة أخرى، فإن الفشل ليس خيارًا. إذا فشلت لوحة الدوائر المطبوعة الخاصة بأجهزتك أثناء حدث صدمة بقوة 1500G، فإنك تفقد بيانات حاسيسة وتهدر دورات نماذج أولية مكلفة. يركز هذا الدليل على مواصفات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) المحددة، واختيارات المواد، وتقنيات التجميع المطلوبة لضمان أن أنظمة القياس الخاصة بك تنتج بيانات دقيقة وقابلة للتكرار دون أن تصبح هي نفسها نقطة الفشل.

نتجاوز معايير IPC الأساسية لمناقشة الحقائق العملية لبقاء الأجهزة في ظل قوى G عالية. ستجد قوائم تحقق عملية لتحديد الدوائر الصلبة والمرنة التي تستضيف مقاييس التسارع ومقاييس الإجهاد، بالإضافة إلى إطار عمل لتقييم المخاطر لمنع أنماط الفشل الشائعة مثل تكسير الوسادات وتكسير المسارات. في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، ندرك أن سلامة بيانات الاختبار الخاصة بك تعتمد كليًا على سلامة اللوحة التي تلتقطها. يساعدك هذا الدليل على سد الفجوة بين خطة الاختبار النظرية ولوحة دوائر مطبوعة (PCB) مادية قابلة للتصنيع وتتحمل السقوط.

متى تكون أجهزة اختبار السقوط هي النهج الصحيح (ومتى لا تكون كذلك)

يعد فهم متى يجب الاستثمار في لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) المتخصصة للأجهزة مقابل النماذج الأولية القياسية أمرًا بالغ الأهمية لإدارة الميزانية والجداول الزمنية.

إنه النهج الصحيح عندما:

تقوم بالتحقق من صحة الأجهزة المحمولة: تتطلب الهواتف الذكية والماسحات الضوئية وأجهزة التحكم عن بعد تحديدًا دقيقًا لقوى الاصطدام للتنبؤ بمعدلات الفشل في الميدان.
تحتاج إلى ربط المحاكاة بالواقع: نماذج تحليل العناصر المحدودة (FEA) جيدة بقدر مدخلاتها فقط. توفر أجهزة اختبار السقوط المادية البيانات التجريبية اللازمة لضبط هذه النماذج.
تقوم باختبار مكونات عالية الكتلة: تعتبر BGAs الكبيرة أو المحاثات الثقيلة عرضة لإجهاد وصلات اللحام. تعد اللوحات المزودة بأجهزة قياس الإجهاد بالقرب من هذه المكونات ضرورية لقياس انثناء اللوحة.
الامتثال التنظيمي إلزامي: غالبًا ما تتطلب الصناعات مثل الطيران والسيارات أدلة موثقة على القدرة على تحمل الصدمات (مثل MIL-STD-810)، مما يستلزم أجهزة قوية لتسجيل البيانات.

قد لا يكون النهج الصحيح عندما:

المنتج ثابت: بالنسبة لخزائن الخوادم أو وحدات سطح المكتب التي نادرًا ما تتحرك، قد تكون اختبارات الاهتزاز القياسية أكثر ملاءمة من أجهزة قياس السقوط عالية التسارع (high-G).
التكلفة هي المحرك الوحيد: لوحات الاختبار المزودة بأجهزة قياس مكلفة بسبب الحاجة إلى مستشعرات عالية السرعة وجودة بناء قوية. إذا كان اختبار وظيفي بسيط (نجاح/فشل) كافيًا، فقد تكون الأجهزة الكاملة مبالغة.
التصميم في مرحلة ألفا المبكرة: إذا كان الغلاف الميكانيكي لا يزال يتغير بشكل جذري، فقد تصبح بيانات الأجهزة الدقيقة قديمة قبل تحليلها.

المتطلبات التي يجب تحديدها قبل تقديم عرض الأسعار

للحصول على عرض أسعار دقيق ولوحة موثوقة، يجب أن تتجاوز ملفات Gerber العامة. تتطلب أجهزة قياس اختبار السقوط مواصفات محددة لضمان سلامة الإشارة أثناء الضوضاء الفوضوية لحدث الاصطدام.

اختيار المادة الأساسية (الرقائق):
- حدد FR4 عالي Tg (Tg > 170 درجة مئوية) كخط أساس للحفاظ على الصلابة.
- بالنسبة للوحات DAQ عالية السرعة، ضع في اعتبارك مواد منخفضة الفقد (مثل Rogers أو Megtron) للحفاظ على وقت صعود نبضات الصدمة.
- الهدف: Tg ≥ 170 درجة مئوية، Td ≥ 340 درجة مئوية.
نوع رقائق النحاس:
- اطلب نحاس "Reverse Treated Foil" (RTF) أو "Very Low Profile" (VLP) لتحسين الالتصاق وتقليل فقدان الإشارة، ولكن الأهم من ذلك، ضع في اعتبارك النحاس المدلفن والمُلدن للأقسام المرنة لتحمل الانثناء الديناميكي.
- الهدف: قوة الالتصاق > 1.0 نيوتن/مم.
شبكة قناع اللحام (Solder Mask Webbing):

ضمان وجود حواجز كافية من قناع اللحام بين الفوط، خاصة لمقاييس التسارع ذات الخطوة الدقيقة (حزم LGA/BGA).
الهدف: حاجز قناع لحام بحد أدنى 3-4 ميل لمنع جسور اللحام أثناء صدمة السقوط.

الانتهاء السطحي:
- ENIG (النيكل الكيميائي بالذهب الغاطس): مفضل للتسطيح، وهو أمر بالغ الأهمية لتركيب مقاييس التسارع MEMS الصغيرة.
- OSP (مادة حافظة عضوية لقابلية اللحام): يُفضل أحيانًا لموثوقية وصلة اللحام نفسها عند السقوط (يمكن أن يكون النيكل في ENIG هشًا)، ولكنه يتمتع بفترة صلاحية أقصر.
- الهدف: ENIG لمستشعرات الأجهزة؛ OSP لجهاز الاختبار (DUT) إذا كانت دراسة فشل وصلة اللحام.
هيكل الثقوب والتوصيل:
- يمكن للثقوب المفتوحة بالقرب من وسادات BGA أن تسحب اللحام وتضعف الوصلات.
- المتطلب: ثقوب VIPPO (Via-in-Pad Plated Over) أو ثقوب مغلقة ومغطاة بالكامل لأي مناطق مكونات عالية الإجهاد.
- الهدف: ثقوب مملوءة من النوع IPC-4761 Type VII.
مناطق مقاييس الإجهاد:
- إذا كانت اللوحة ستستضيف مقاييس إجهاد، فحدد مناطق معينة خالية من قناع اللحام والطباعة الحريرية للسماح بالربط الصحيح للمقياس.
- الهدف: مناطق "حظر" محددة في طبقة قناع اللحام لوضع المقياس.
توجيه المسارات والهندسة:
- تجنب الزوايا 90 درجة على المسارات التي تحمل بيانات المستشعر الحيوية؛ استخدم توجيهًا بزاوية 45 درجة أو منحنيًا لتقليل نقاط تركيز الإجهاد.

الهدف: دمعات على جميع انتقالات الثقوب إلى المسارات لمنع التشقق أثناء ثني اللوحة.

فتحات التثبيت الميكانيكية:
- يجب تثبيت لوحات الأجهزة بإحكام في التجهيزة.
- الهدف: فتحات غير مطلية (NPTH) ذات خلوص كافٍ لرؤوس البراغي والوردات، مع ضمان عدم سحق النحاس أثناء الشد.
تثبيت المكونات (التعبئة السفلية/التثبيت):
- على الرغم من أن هذه خطوة تجميع، يجب تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لاستيعابها.
- الهدف: تحديد مناطق "تدفق التعبئة السفلية" حول BGAs الكبيرة أو الموصلات الثقيلة في رسم التجميع.
نقاط الاختبار:
- هناك حاجة إلى نقاط اختبار قوية لمجسات راسم الذبذبات.
- الهدف: حلقات اختبار معززة أو وسادات سطحية يمكنها استقبال الأسلاك الملحومة دون أن تنفصل عن اللوحة أثناء السقوط.
التحكم في المعاوقة:
- غالبًا ما تصدر مستشعرات الصدمات إشارات تناظرية عالية التردد أو بيانات رقمية عالية السرعة (I2C/SPI/LVDS).
- الهدف: التحكم في المعاوقة بنسبة ±10% على خطوط بيانات المستشعر.
الطلاء البيئي:
- إذا تم دمج اختبار السقوط مع دورات الرطوبة أو درجة الحرارة.
- الهدف: مواصفات توافق الطلاء المطابق (متطلبات التغطية للموصلات).

المخاطر الخفية التي تعيق التوسع

يؤدي التوسع من نموذج أولي واحد إلى دفعة من لوحات أجهزة اختبار السقوط إلى ظهور مخاطر غالبًا ما تكون غير مرئية في التصنيع القياسي.

1. تآكل الوسادات (القاتل الصامت)

المخاطر: تتكسر الراتنجات الموجودة أسفل الوسادة النحاسية أثناء قوة الجاذبية العالية للسقوط، مما يؤدي إلى فصل المكون بينما تظل وصلة اللحام سليمة.
لماذا يحدث ذلك: يؤدي الانثناء المفرط للوحة إلى نقل الإجهاد إلى وصلة اللحام الصلبة، مما يؤدي إلى سحب الوسادة النحاسية بعيدًا عن الرقائق.
كيفية الكشف: تحليل المقطع العرضي أو اختبار الصبغة والفك بعد حدث السقوط. قد تظهر الاختبارات الكهربائية أعطالًا متقطعة.
الوقاية: استخدم وسادات "غير محددة بقناع اللحام" (NSMD) لتقليل الإجهاد، وأضف "دموع" (teardrops) إلى جميع وصلات الوسادة-المسار.

2. هشاشة المركب المعدني البيني (IMC)

المخاطر: تتكسر وصلات اللحام عند الاصطدام.
لماذا يحدث ذلك: يؤدي سمك الذهب الزائد في تشطيبات ENIG أو أوقات إعادة التدفق الطويلة إلى إنشاء طبقة IMC سميكة وهشة لا يمكنها امتصاص طاقة الصدمة.
كيفية الكشف: اختبار القص للمكونات؛ يحدث الفشل عند واجهة IMC بدلاً من اللحام الكلي.
الوقاية: التحكم الصارم في سمك الذهب (2-3 ميكرو بوصة) وتحسين ملفات تعريف إعادة التدفق لتقليل الانحراف الحراري.

3. تشقق المكثفات السيراميكية

المخاطر: تتشقق مكثفات السيراميك متعددة الطبقات (MLCCs)، مما يسبب دوائر قصيرة أو دوائر مفتوحة.
لماذا يحدث ذلك: يؤدي انثناء اللوحة أثناء السقوط إلى وضع الجسم السيراميكي الصلب تحت توتر.
كيفية الكشف: غالبًا ما يفوت فحص الأشعة السينية الشقوق الشعرية؛ الفشل الوظيفي هو المؤشر المعتاد. المجهرية الصوتية هي المعيار الذهبي للكشف.
الوقاية: استخدم مكثفات "إنهاء ناعم" (soft termination) أو "مرنة الأطراف" (flex-term). وجه المكثفات بالتوازي مع اتجاه الانثناء الأدنى.

4. انقطاع الموصل

الخطر: تنفصل كابلات البيانات أو الموصلات من لوحة إلى لوحة مؤقتًا أثناء الاصطدام (الثرثرة/الاهتزاز).
لماذا يحدث ذلك: يتم التغلب على قوة زنبرك التلامس بواسطة قوة الجاذبية (G-force).
كيفية الكشف: راقب خطوط الإشارة بحثًا عن انقطاعات على مستوى الميكروثانية أثناء اختبار السقوط.
الوقاية: حدد موصلات عالية الاحتفاظ، أو آليات قفل، أو موصلات ملحومة بدلاً من الرؤوس (headers).

5. كسر المسار عند الفتحات (Vias)

الخطر: تنكسر المسارات الداخلية حيث تتصل ببراميل الفتحات (via barrels).
لماذا يحدث ذلك: يؤدي التمدد على المحور Z أو التواء اللوحة إلى قص وصلة النحاس.
كيفية الكشف: تغيرات المقاومة في هياكل اختبار السلسلة المتتالية (daisy-chain).
الوقاية: استخدم حلقات حلقية أكبر وتأكد من جودة طلاء النحاس العالية (سمك طلاء الفئة 3).

6. تشبع/قص المستشعر

الخطر: يصل مقياس التسارع إلى أقصى مداه (من السكة إلى السكة) ويفشل في تسجيل ذروة قوة الجاذبية (G-force).
لماذا يحدث ذلك: نطاق المستشعر غير محدد بشكل كافٍ (على سبيل المثال، استخدام مستشعر 50G لحدث 500G).
كيفية الكشف: أشكال موجية مسطحة القمة في سجل البيانات.
الوقاية: اختر مستشعرات بمدى أعلى بنسبة 20-50% من الصدمة القصوى المتوقعة.

7. فصل البطارية

الخطر: ترتد نقاط تلامس البطارية، مما يتسبب في إعادة ضبط الأجهزة في منتصف السقوط.
لماذا يحدث: جهات الاتصال الزنبركية غير كافية للأحمال عالية التسارع (G).
كيفية الكشف: إعادة ضبط الجهاز أو ملفات البيانات التالفة.
الوقاية: استخدم ألسنة بطارية ملحومة أو حوامل بطارية ذات قوة عالية للغاية.

8. انفصال واجهات الصلب-المرن (Rigid-Flex Interfaces)

المخاطر: تنفصل الطبقات الصلبة والمرنة.
لماذا يحدث: قوى القص في منطقة الانتقال أثناء الصدمة.
كيفية الكشف: الفحص البصري أو انقطاعات المعاوقة (impedance discontinuities).
الوقاية: استخدم "bikini coverlay" أو مقويات متدرجة لتسهيل الانتقال من الصلب إلى المرن.

9. زمن استجابة كتابة البيانات (Data Write Latency)

المخاطر: فقدان البيانات لأن سرعة الكتابة إلى ذاكرة الفلاش بطيئة جدًا لالتقاط العابر عالي السرعة.
لماذا يحدث: سوء اختيار واجهة الذاكرة أو المتحكم.
كيفية الكشف: فجوات في سجلات البيانات.
الوقاية: استخدم مخازن مؤقتة دائرية عالية السرعة في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) واكتب إلى التخزين غير المتطاير بعد الحدث.

10. انفصال مقياس الإجهاد (Strain Gauge Debonding)

المخاطر: ينفصل مقياس الإجهاد عن لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
لماذا يحدث: سوء تحضير السطح أو استخدام لاصق غير صحيح.
كيفية الكشف: قراءات إجهاد غير منتظمة أو متغيرة.
الوقاية: اتبع بروتوكولات صارمة لتحضير السطح (الحت، التنظيف) واستخدم مواد لاصقة مصنفة للنطاق المتوقع لدرجة الحرارة والصدمات.

خطة التحقق (ماذا تختبر، متى، وماذا يعني "اجتياز")

قبل نشر أدوات القياس الخاصة بك في حملة تأهيل كاملة، يجب عليك التحقق من صحة أدوات القياس نفسها.

قياس مستوى ضوضاء الأساس
- الهدف: التأكد من أن الإلكترونيات هادئة بما يكفي لاكتشاف الاهتزازات الدقيقة.
- الطريقة: تسجيل بيانات المستشعر بينما تكون اللوحة ثابتة على طاولة عزل الاهتزازات.
- القبول: مستوى الضوضاء < 1% من نطاق القياس.
فحص المعايرة الثابتة
- الهدف: التحقق من دقة المستشعر عند 1G.
- الطريقة: قلب اللوحة على جميع المحاور الثلاثة (+X, -X, +Y, -Y, +Z, -Z) وقياس الجاذبية.
- القبول: قراءة ±1G ضمن تحمل المستشعر (عادةً ±2%).
اختبار اهتزاز المسح الجيبي
- الهدف: تحديد ترددات الرنين للوحة الأجهزة نفسها.
- الطريقة: المسح من 10 هرتز إلى 2000 هرتز عند G منخفضة.
- القبول: لا توجد رنينات ضمن النطاق الترددي المطلوب لاختبار السقوط.
معايرة الصدمة (مستوى منخفض)
- الهدف: التحقق من الاستجابة الديناميكية.
- الطريقة: تعريض اللوحة لصدمة منخفضة G متحكم بها (مثل 50G) على طاولة صدمات.
- القبول: يتطابق الذروة المقاسة مع مقياس التسارع المرجعي ضمن ±5%.
اختبار البقاء على قيد الحياة عند G عالية
- الهدف: التأكد من أن الأجهزة تتحمل أقصى سقوط متوقع.
- الطريقة: إسقاط لوحة الأجهزة (بدون الجهاز قيد الاختبار إن أمكن) بقوة 1.5 ضعف قوة G المستهدفة.
- القبول: يظل الجهاز يعمل، لا يوجد تلف ميكانيكي، يتم تسجيل البيانات بنجاح.
مراقبة استمرارية سلسلة التوصيل (Daisy Chain)

الهدف: التحقق من موثوقية التوصيلات البينية للوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
- الطريقة: استخدام تصميم خاص للوحة الدوائر المطبوعة من نوع "سلسلة الأقحوان" (daisy-chain) ومراقبة المقاومة أثناء السقوط.
- القبول: عدم وجود ارتفاعات في المقاومة > 1000 أوم لمدة > 1 ميكروثانية (معيار IPC-9701).

تحليل الصبغة والفصل (تدميري)
- الهدف: التحقق من وجود تشققات في الوسادات (pad cratering) أو شروخ في اللحام على وحدة عينة.
- الطريقة: حقن صبغة تحت المكونات، ثم فصلها وفحصها بحثًا عن تغلغل الصبغة.
- القبول: عدم تغلغل الصبغة في واجهة كسر وصلة اللحام (يشير إلى وجود شروخ مسبقة).
التقطيع العرضي (مقطع مجهري)
- الهدف: التحقق من جودة الفتحات (vias) وسلامة الطلاء.
- الطريقة: قطع لوحة الدوائر المطبوعة عبر الفتحات الحرجة وفحصها تحت المجهر.
- القبول: عدم وجود شروخ في البرميل، أو شروخ في الركبة، أو انفصال في الطلاء.
التكييف المسبق بالدورة الحرارية
- الهدف: محاكاة الشيخوخة قبل اختبار السقوط (اختياري ولكنه موصى به).
- الطريقة: الدوران من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية لمدة 100 دورة.
- القبول: عدم تدهور الأداء الكهربائي قبل بدء اختبار السقوط.
التحقق من لوحة الدوائر المطبوعة باختبار الانحياز الرطوبي
- الهدف: التأكد من أن اللوحة يمكنها تحمل الغرف البيئية إذا تم إجراء اختبارات السقوط في ظروف رطبة.
- الطريقة: 85 درجة مئوية / 85% رطوبة نسبية مع تطبيق جهد الانحياز.
- القبول: عدم وجود نمو شجيري أو فشل في مقاومة العزل.
فحص سلامة البيانات
- الهدف: التحقق من موثوقية تخزين البيانات تحت الصدمات.
- الطريقة: كتابة نمط معروف في الذاكرة أثناء حدث السقوط.
- القبول: القراءة المطابقة للنمط المكتوب بنسبة 100%.
فحص ملاءمة التثبيت
- الهدف: التأكد من تثبيت اللوحة بشكل مسطح دون إجهاد مستحث.
- الطريقة: استخدام فيلم حساس للضغط بين لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والمثبت.
- القبول: توزيع ضغط موحد؛ عدم وجود نقاط مرتفعة قد تسبب حملاً مسبقاً.

قائمة مراجعة المورد (طلب عرض أسعار + أسئلة التدقيق)

عند الحصول على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) لأجهزة اختبار السقوط، فإن الجودة القياسية للمستهلك غير كافية. استخدم قائمة المراجعة هذه لتقييم الموردين مثل APTPCB.

مدخلات طلب عرض الأسعار (ما ترسله)

مواصفات المواد: اذكر بوضوح Tg و Td وتفضيل العلامة التجارية (مثل Isola 370HR) إذا لزم الأمر.
رسم التكديس: حدد أوزان النحاس وسماكات العازل للتحكم في الصلابة.
مخطط الحفر: حدد بوضوح الفتحات المعبأة/المغطاة مقابل الفتحات القياسية.
الانتهاء السطحي: حدد نطاق سمك ENIG (مثل 2-4 ميكرو بوصة).
متطلبات المعاوقة: اذكر المعاوقات المستهدفة والطبقات المرجعية.
قناع اللحام: حدد مناطق "الابتعاد" لمقاييس الإجهاد أو التعبئة السفلية.
التفاوتات: تفاوتات محيطية أكثر إحكامًا (±0.1 مم) لملاءمة دقيقة للمثبت.
الاختبار: اطلب اختبارًا كهربائيًا لقائمة الشبكة بنسبة 100%.
الوسم: طلب تسلسل (serialization) لتتبع كل لوحة.
فئة IPC: تحديد فئة IPC 2 أو فئة 3 (يوصى بفئة 3 للأجهزة الدقيقة).

إثبات القدرة (ما يجب عليهم إظهاره)

ملء الفتحات (Vias): هل يمكنهم إظهار عمليات VIPPO (Via-in-Pad) موثوقة؟
المسافة البينية الدقيقة (Fine Pitch): القدرة على التعامل مع BGAs بمسافة بينية 0.4 مم أو 0.35 مم (شائعة لحساسات MEMS).
صلب-مرن (Rigid-Flex): الخبرة في تطبيقات المرونة الديناميكية إذا تم استخدام ذيول مرنة.
المقاومة المتحكم بها (Controlled Impedance): هل يقدمون تقارير TDR (قياس الانعكاسية في المجال الزمني)؟
النظافة: القدرة على تلبية معايير النظافة الأيونية (حاسمة لحساسات المعاوقة العالية).
التقطيع العرضي (Cross-Sectioning): هل يجرون مقاطع دقيقة (micro-sections) على كل لوحة إنتاج؟
الشهادات: ISO 9001 هو الحد الأدنى؛ IATF 16949 ميزة إضافية للموثوقية.
مخزون المواد: هل يحتفظون بمخزون من الرقائق عالية الموثوقية لتجنب تأخيرات وقت التسليم؟

نظام الجودة والتتبع

التحكم في الدفعات (Lot Control): هل يمكنهم تتبع لوحة معينة إلى دفعة المواد الخام؟
اختبار قابلية اللحام (Solderability Testing): هل يجرون اختبارات قابلية اللحام على السطح النهائي؟
AOI (الفحص البصري الآلي): هل يتم استخدام AOI على الطبقات الداخلية، وليس فقط الطبقات الخارجية؟
التقوس/الالتواء (Warp/Twist): هل يقيسون ويبلغون عن التقوس والالتواء (حاسم لاستواء المستشعر)؟
الأشعة السينية (X-Ray): توفر الأشعة السينية لفحص تجميع BGA (إذا كانوا يقدمون تجميع لوحات الدوائر المطبوعة PCBA).
NCMR: ما هي عمليتهم لتقارير المواد غير المطابقة؟

التحكم في التغيير والتسليم

PCN (إشعار تغيير العملية): هل سيقومون بإخطارك قبل تغيير المواد أو الكيمياء؟
عملية EQ (استعلام هندسي): هل يراجعون البيانات ويطرحون الأسئلة قبل البدء (علامة جيدة)؟
التعبئة والتغليف: هل يستخدمون عبوات محكمة الغلق ومقاومة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) مع مادة مجففة؟
المهلة الزمنية: هل يمكنهم دعم النماذج الأولية سريعة التنفيذ (3-5 أيام) والتوسع إلى الإنتاج؟
دعم DFM: هل يقدمون مراجعة مفصلة لتصميم قابلية التصنيع قبل التصنيع؟
الشحن: هل يستخدمون ملصقات مراقبة الصدمات على صناديق الشحن للتجميعات الحساسة؟

إرشادات القرار (المقايضات التي يمكنك اختيارها بالفعل)

الهندسة هي فن التنازلات. فيما يلي المقايضات الخاصة بأجهزة اختبار السقوط.

صلب مقابل صلب-مرن
- إذا كنت تعطي الأولوية لسلامة الإشارة والضغط: اختر صلب-مرن. فهو يلغي الموصلات (نقطة فشل) ويسمح بوضع المستشعرات في المساحات الضيقة.
- إذا كنت تعطي الأولوية للتكلفة والسرعة: اختر لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة مع الكابلات. إنها أرخص وأسرع في التصنيع، لكن الكابلات تُدخل ضوضاء وضعفًا ميكانيكيًا.
تشطيب السطح ENIG مقابل OSP
- إذا كنت تعطي الأولوية لتسطيح المستشعر وربط الأسلاك: اختر ENIG. فهو يوفر سطحًا مسطحًا وموصلًا مثاليًا لأنظمة MEMS ولوحات التلامس.

إذا كنت تعطي الأولوية لموثوقية وصلات اللحام عند السقوط: اختر OSP. فهو يزيل الواجهة الهشة من النيكل والذهب، مما يؤدي غالبًا إلى بقاء أفضل في اختبارات السقوط لـ BGAs.

التعبئة السفلية (Underfill) مقابل الربط الزاوي (Corner Bonding)
- إذا كنت تعطي الأولوية لأقصى قدر من البقاء: اختر التعبئة السفلية الكاملة (Full Underfill). فهي توزع الإجهاد عبر منطقة المكون بأكملها.
- إذا كنت تعطي الأولوية لقابلية إعادة العمل: اختر الربط الزاوي (Corner Bonding / Staking). فهو يثبت المكون ولكنه يسمح بإزالة أسهل إذا فشل المستشعر.
لوحة الدوائر المطبوعة السميكة مقابل الرقيقة (Thick vs. Thin PCB)
- إذا كنت تعطي الأولوية لصلابة اللوحة (مرونة أقل): اختر لوحة دوائر مطبوعة أكثر سمكًا (2.4 مم أو 3.2 مم). هذا يقلل من الإجهاد على المكونات ولكنه يزيد الكتلة (مما يؤثر على ديناميكيات السقوط).
- إذا كنت تعطي الأولوية لمحاكاة المنتج النهائي: اختر السمك القياسي (1.6 مم أو 1.0 مم). هذا يضمن أن يمثل الاختبار الواقع، حتى لو كان يخاطر بفشل المكون.
السعة المدمجة (Embedded Capacitance) مقابل المكثفات المنفصلة (Discrete Caps)
- إذا كنت تعطي الأولوية لسلامة الطاقة أثناء الصدمة: اختر مواد السعة المدمجة (Embedded Capacitance materials). فهي توفر توصيلًا فوريًا للشحن دون خطر تشقق المكثف.
- إذا كنت تعطي الأولوية للتكلفة: اختر MLCCs المنفصلة (Discrete MLCCs)، ولكن استخدم أنواعًا ذات أطراف ناعمة ووضعًا دقيقًا.
الموصل (Connector) مقابل الأسلاك الملحومة (Soldered Wires)
- إذا كنت تعطي الأولوية للموثوقية: اختر الأسلاك الملحومة مباشرة (Directly Soldered Wires) مع تخفيف الإجهاد. الموصلات هي نقطة الفشل الأكثر شيوعًا في اختبارات السقوط.

إذا كنت تعطي الأولوية للنمطية: اختر موصلات قفل (مثل Molex Pico-Lock)، ولكن تحقق منها بشكل منفصل.

الأسئلة الشائعة

س: ما هو أفضل معيار IPC للوحات اختبار السقوط؟ ج: IPC-6012 الفئة 3 هو الأساس للموثوقية العالية. بالنسبة لمنهجية الاختبار نفسها، ارجع إلى JEDEC JESD22-B111، وهو المعيار الصناعي لتأهيل اختبار السقوط على مستوى اللوحة.

س: هل يمكنني استخدام FR4 القياسي لاختبارات التسارع العالي (High-G)؟ ج: نعم، يُستخدم FR4 القياسي بشكل شائع، ولكن يوصى باستخدام FR4 "عالي Tg" لمنع رفع الوسادات أثناء اللحام وللحفاظ على الخصائص الميكانيكية في درجات الحرارة القصوى.

س: كيف أمنع الكابلات من التأثير على نتائج اختبار السقوط؟ ج: تضيف الكابلات كتلة وسحبًا. استخدم أسلاكًا رفيعة المقياس (30-32 AWG) لإشارات المستشعر وتأكد من توجيهها إلى نقطة "تخفيف الإجهاد" على التركيب، وليس سحبها مباشرة من لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

س: ما هو "اختبار الحياة المعجل البديل" في هذا السياق؟ ج: يتجاوز اختبار الحياة المعجل البديل (Accelerated Life Testing) مجرد السقوط البسيط. فهو يجمع بين الاهتزاز ودورات درجة الحرارة وتحيز الجهد لتسريع حدوث الأعطال. يجب أن تكون لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) الخاصة بأجهزتك قوية بما يكفي لتحمل هذه الضغوط المجمعة، وليس فقط التأثير.

س: هل يجب أن أستخدم لحامًا خاليًا من الرصاص أم لحامًا بالرصاص للأجهزة؟ ج: بينما المنتجات الاستهلاكية خالية من الرصاص (SAC305)، يفضل العديد من مهندسي الموثوقية لحام الرصاص (SnPb) لأجهزة الاختبار لأنه أكثر مرونة وأقل عرضة للكسر الهش أثناء الصدمات. ومع ذلك، تحقق من الامتثال التنظيمي لمنطقتك.

س: كيف تؤثر متطلبات اختبار تحيز الرطوبة للوحات الدوائر المطبوعة على اختيار المواد؟ ج: إذا كانت اختبارات السقوط الخاصة بك تتم في بيئة رطبة، فيجب عليك التأكد من أن مادة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لديها معدل امتصاص رطوبة منخفض (على سبيل المثال، <0.15%) وخالية من التلوث الأيوني لمنع الهجرة الكهروكيميائية (التغصنات) تحت التحيز.

س: ما هو دور "الدموع" (teardrops) في لوحات الدوائر المطبوعة لاختبار السقوط؟ ج: تضيف "الدموع" (teardrops) النحاس عند نقطة التقاء المسار والوسادة/الثقب. يمنع هذا التعزيز المسار من التشقق عند نقطة الاتصال عندما تنثني اللوحة أثناء الاصطدام. وهي إلزامية للتصاميم عالية الموثوقية.

س: هل يمكن لـ APTPCB المساعدة في تصميم مقاييس الإجهاد؟ ج: بينما نحن مصنعون، يمكن لفريق DFM لدينا مراجعة تصميمك لضمان تحديد مناطق "الابتعاد" لمقاييس الإجهاد بشكل صحيح في طبقة قناع اللحام، مما يضمن سطحًا نظيفًا للربط.

قدرات لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة (Rigid-Flex PCB) – ضرورية للأجهزة التي يجب أن تتناسب مع أغلفة معقدة ومضغوطة بدون موصلات موثوقة.
الاختبار وضمان الجودة – استكشف كيف نتحقق من جودة التصنيع، بما في ذلك التقطيع العرضي والاختبار الكهربائي.
تجميع BGA والخطوة الدقيقة – معلومات حاسمة لوضع مقاييس التسارع MEMS المستخدمة في اختبارات السقوط.
إرشادات DFM – قواعد التصميم لضمان أن لوحة الأجهزة القوية الخاصة بك قابلة للتصنيع بالفعل.
لوحة دوائر مطبوعة عالية السرعة – متطلبات لوحات اكتساب البيانات (DAQ) التي تعالج إشارات الصدمات عالية التردد.

طلب عرض أسعار

هل أنت مستعد لبناء أجهزة تتحمل الاختبار؟ اطلب عرض أسعار من APTPCB اليوم. سيقوم فريق الهندسة لدينا بإجراء مراجعة DFM كاملة لتحديد مخاطر الموثوقية المحتملة قبل بدء الإنتاج.

للحصول على أدق DFM وتسعير، يرجى تقديم:

ملفات Gerber: بتنسيق RS-274X.
رسم التصنيع: بما في ذلك الترتيب الطبقي، جدول الثقوب، والملاحظات الخاصة (مثل "طلاء الفئة 3").
رسم التجميع: إذا كانت لوحة الدوائر المطبوعة المجمعة (PCBA) مطلوبة، حدد بوضوح مواقع التعبئة السفلية واتجاه المستشعر.
قائمة المواد (BOM): مع أرقام أجزاء الشركة المصنعة لجميع المستشعرات والموصلات الهامة.
متطلبات الاختبار: حدد ما إذا كنت بحاجة إلى تقارير TDR أو مستويات نظافة أيونية محددة.

الخلاصة

إن أجهزة اختبار السقوط الناجحة لا تقتصر على مجرد جمع البيانات؛ بل تتعلق بالوثوق بتلك البيانات. من خلال اختيار المواد المناسبة، وتعزيز الميزات الحيوية مثل الفتحات (vias) والوسادات (pads)، والتحقق من صحة عملية التصنيع، فإنك تضمن ألا تكون معدات الاختبار الخاصة بك هي الحلقة الأضعف أبدًا. سواء كنت تتحقق من صحة هاتف ذكي جديد أو مكون فضائي، فإن لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) هي أساس استراتيجية الموثوقية لديك. اتبع المواصفات، وقم بإدارة المخاطر، وتعاون مع مصنع يفهم فيزياء الفشل.