Η βασική μηχανή των δοκιμών ακριβείας: η εφαρμογή μικροκινητήρων βηματικών σε ηλεκτρονικούς προσαρμογείς δοκιμής βελόνας

Στον τομέα της υψηλής ταχύτητας και ακρίβειας ηλεκτρονικής κατασκευής, οι ηλεκτρονικοί προσαρμογείς δοκιμής βελόνας χρησιμεύουν ως οι φύλακες που διασφαλίζουν την ποιότητα των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB), των τσιπ και των μονάδων. Καθώς η απόσταση μεταξύ των ακίδων των εξαρτημάτων γίνεται ολοένα και μικρότερη και η πολυπλοκότητα των δοκιμών κλιμακώνεται, οι απαιτήσεις για ακρίβεια και αξιοπιστία στις δοκιμές έχουν φτάσει σε πρωτοφανή ύψη. Σε αυτήν την επανάσταση των μετρήσεων ακριβείας, οι μικροκινητήρες stepper παίζουν απαραίτητο ρόλο ως «ακριβείς μύες». Αυτό το άρθρο θα εμβαθύνει στο πώς αυτός ο μικροσκοπικός πυρήνας ισχύος λειτουργεί με ακρίβεια στους ηλεκτρονικούς προσαρμογείς δοκιμής βελόνας, οδηγώντας τις σύγχρονες ηλεκτρονικές δοκιμές σε μια νέα εποχή.

一.Εισαγωγή: Όταν η ακρίβεια της δοκιμής απαιτείται να είναι στο επίπεδο του μικρού

Οι παραδοσιακές μέθοδοι δοκιμών έχουν καταστεί ανεπαρκείς για τις ανάγκες δοκιμών των σημερινών πακέτων μικρο-βήματος BGA, QFP και CSP. Η βασική εργασία ενός ηλεκτρονικού προσαρμογέα δοκιμής βελόνας είναι να οδηγεί δεκάδες ή και χιλιάδες δοκιμαστικούς ακροδέκτες για να δημιουργεί αξιόπιστες φυσικές και ηλεκτρικές συνδέσεις με τα σημεία δοκιμής στη μονάδα που υπόκειται σε δοκιμή. Οποιαδήποτε μικρή κακή ευθυγράμμιση, ανομοιόμορφη πίεση ή ασταθής επαφή μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία δοκιμής, λανθασμένη κρίση ή ακόμα και ζημιά στο προϊόν. Οι μικροκινητήρες βηματικού τύπου, με τον μοναδικό ψηφιακό έλεγχο και τα χαρακτηριστικά υψηλής ακρίβειας, έχουν γίνει η ιδανική λύση για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων.

一.Μηχανισμός λειτουργίας πυρήνα του μικροκινητήρα βηματικού κινητήρα στον προσαρμογέα

Η λειτουργία του μικροβηματικού κινητήρα στον ηλεκτρονικό προσαρμογέα δοκιμής βελόνας δεν είναι μια απλή περιστροφή, αλλά μια σειρά από ακριβείς και ελεγχόμενες συντονισμένες κινήσεις. Η ροή εργασίας του μπορεί να αναλυθεί στα ακόλουθα βασικά βήματα:

1. Ακριβής ευθυγράμμιση και αρχική τοποθέτηση

Ροή εργασίας:

Λήψη οδηγιών:Ο κεντρικός υπολογιστής (test host) στέλνει τα δεδομένα συντεταγμένων του εξαρτήματος που πρόκειται να ελεγχθεί στην κάρτα ελέγχου κίνησης, η οποία τα μετατρέπει σε μια σειρά παλμικών σημάτων.

Κίνηση μετατροπής παλμού:Αυτά τα παλμικά σήματα αποστέλλονται στον οδηγό του μικροβηματικού κινητήρα. Κάθε παλμικό σήμα οδηγεί τον άξονα του κινητήρα να περιστρέψει μια σταθερή γωνία – μια «γωνία βήματος». Μέσω της προηγμένης τεχνολογίας μικροβηματικής κίνησης, μια πλήρης γωνία βήματος μπορεί να υποδιαιρεθεί σε 256 ή και περισσότερα μικροβήματα, επιτυγχάνοντας έτσι έλεγχο μετατόπισης σε επίπεδο μικρομέτρου ή ακόμη και υπομικρόμετρου.

Τοποθέτηση εκτέλεσης:Ο κινητήρας, μέσω μηχανισμών μετάδοσης κίνησης όπως βίδες ακριβείας ή ιμάντες χρονισμού, κινεί το φορείο που είναι φορτωμένο με δοκιμαστικούς αισθητήρες για να κινείται στα επίπεδα του άξονα Χ και του άξονα Υ. Το σύστημα μετακινεί με ακρίβεια τη διάταξη αισθητήρων στη θέση ακριβώς πάνω από το σημείο που πρόκειται να ελεγχθεί, στέλνοντας έναν συγκεκριμένο αριθμό παλμών.

2. Ελεγχόμενη διαχείριση συμπίεσης και πίεσης

Ροή εργασίας:

Προσέγγιση άξονα Z:Αφού ολοκληρωθεί η τοποθέτηση του επιπέδου, ο μικροβηματικός κινητήρας που είναι υπεύθυνος για την κίνηση του άξονα Z αρχίζει να λειτουργεί. Λαμβάνει οδηγίες και οδηγεί ολόκληρη την κεφαλή δοκιμής ή μία μόνο μονάδα αισθητήρα για να κινηθεί κάθετα προς τα κάτω κατά μήκος του άξονα Z.

Ακριβής έλεγχος ταξιδιού:Ο κινητήρας πιέζει ομαλά προς τα κάτω σε μικροβήματα, ελέγχοντας με ακρίβεια την απόσταση διαδρομής της πρέσας. Αυτό είναι κρίσιμο, καθώς μια πολύ μικρή απόσταση διαδρομής μπορεί να οδηγήσει σε κακή επαφή, ενώ μια πολύ μεγάλη απόσταση διαδρομής μπορεί να υπερσυμπιέσει το ελατήριο του αισθητήρα, με αποτέλεσμα την υπερβολική πίεση και τη ζημιά στο επίθεμα συγκόλλησης.

Διατήρηση ροπής για διατήρηση πίεσης:Όταν ο αισθητήρας φτάσει στο προκαθορισμένο βάθος επαφής με το σημείο δοκιμής, ο μικροβηματικός κινητήρας σταματά να περιστρέφεται. Σε αυτό το σημείο, ο κινητήρας, με την εγγενή υψηλή ροπή συγκράτησης, θα ασφαλιστεί σταθερά στη θέση του, διατηρώντας μια σταθερή και αξιόπιστη δύναμη κάθετης κίνησης χωρίς την ανάγκη συνεχούς τροφοδοσίας. Αυτό διασφαλίζει τη σταθερότητα της ηλεκτρικής σύνδεσης καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου δοκιμών. Ειδικά για τις δοκιμές σήματος υψηλής συχνότητας, η σταθερή μηχανική επαφή είναι το θεμέλιο της ακεραιότητας του σήματος.

3. Σάρωση πολλαπλών σημείων και δοκιμή σύνθετων διαδρομών

Ροή εργασίας:

Για σύνθετες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) που απαιτούν δοκιμή εξαρτημάτων σε πολλαπλές διαφορετικές περιοχές ή σε διαφορετικά ύψη, οι προσαρμογείς ενσωματώνουν πολλαπλούς μικροκινητήρες βηματικών κυκλωμάτων για να σχηματίσουν ένα σύστημα κίνησης πολλαπλών αξόνων.

Το σύστημα συντονίζει την κίνηση διαφόρων κινητήρων σύμφωνα με μια προγραμματισμένη ακολουθία δοκιμών. Για παράδειγμα, πρώτα δοκιμάζει την Περιοχή Α, στη συνέχεια οι κινητήρες XY κινούνται συντονισμένα για να μετακινήσουν τη διάταξη των αισθητήρων στην Περιοχή Β και ο κινητήρας του άξονα Z πιέζει ξανά προς τα κάτω για δοκιμή. Αυτή η λειτουργία «δοκιμής πτήσης» βελτιώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα των δοκιμών.

Καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, η δυνατότητα ακριβούς μνήμης θέσης του κινητήρα διασφαλίζει την επαναληψιμότητα της ακρίβειας τοποθέτησης για κάθε κίνηση, εξαλείφοντας τα σωρευτικά σφάλματα.

一.Γιατί να επιλέξετε μικροβηματικούς κινητήρες; – Πλεονεκτήματα πίσω από τον μηχανισμό λειτουργίας

Ο προαναφερθείς ακριβής μηχανισμός λειτουργίας πηγάζει από τα τεχνικά χαρακτηριστικά του ίδιου του μικροβηματικού κινητήρα:

Ψηφιοποίηση και Συγχρονισμός Παλμών:Η θέση του κινητήρα είναι αυστηρά συγχρονισμένη με τον αριθμό των παλμών εισόδου, επιτρέποντας την απρόσκοπτη ενσωμάτωση με υπολογιστές και PLC για πλήρη ψηφιακό έλεγχο. Είναι η ιδανική επιλογή για αυτοματοποιημένες δοκιμές.

Δεν υπάρχει σωρευτικό σφάλμα:Υπό συνθήκες μη υπερφόρτωσης, το σφάλμα βήματος του βηματικού κινητήρα δεν συσσωρεύεται σταδιακά. Η ακρίβεια κάθε κίνησης εξαρτάται αποκλειστικά από την εγγενή απόδοση του κινητήρα και του οδηγού, εξασφαλίζοντας αξιοπιστία για μακροπρόθεσμες δοκιμές.

Συμπαγής δομή και υψηλή πυκνότητα ροπής:Ο μικροσκοπικός σχεδιασμός του επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωσή του σε συμπαγή εξαρτήματα δοκιμών, παρέχοντας παράλληλα επαρκή ροπή για την κίνηση της συστοιχίας αισθητήρων, επιτυγχάνοντας μια τέλεια ισορροπία μεταξύ απόδοσης και μεγέθους.

一.Αντιμετώπιση Προκλήσεων: Τεχνολογίες για τη Βελτιστοποίηση της Απόδοσης της Εργασίας

Παρά τα σημαντικά πλεονεκτήματά τους, σε πρακτικές εφαρμογές, οι μικροβηματικοί κινητήρες αντιμετωπίζουν επίσης προκλήσεις όπως ο συντονισμός, οι κραδασμοί και η πιθανή απώλεια βήματος. Για να διασφαλιστεί η άψογη λειτουργία τους σε ηλεκτρονικούς προσαρμογείς δοκιμής βελόνας, η βιομηχανία έχει υιοθετήσει τις ακόλουθες τεχνικές βελτιστοποίησης:

Εις βάθος εφαρμογή της τεχνολογίας μικρο-βηματικής κίνησης:Μέσω της μικρο-βηματικής κίνησης, όχι μόνο βελτιώνεται η ανάλυση, αλλά, το πιο σημαντικό, εξομαλύνεται η κίνηση του κινητήρα, μειώνοντας σημαντικά τους κραδασμούς και τον θόρυβο κατά την ολίσθηση σε χαμηλή ταχύτητα, καθιστώντας την επαφή του αισθητήρα πιο εύκαμπτη.

Εισαγωγή συστήματος ελέγχου κλειστού βρόχου:Σε ορισμένες εφαρμογές εξαιρετικά υψηλής ζήτησης, προστίθενται κωδικοποιητές σε μικροβηματικούς κινητήρες για να σχηματίσουν ένα σύστημα ελέγχου κλειστού βρόχου. Το σύστημα παρακολουθεί την πραγματική θέση του κινητήρα σε πραγματικό χρόνο και, μόλις εντοπιστεί εκτός βήματος (λόγω υπερβολικής αντίστασης ή άλλων λόγων), θα τη διορθώσει αμέσως, συνδυάζοντας την αξιοπιστία του ελέγχου ανοιχτού βρόχου με την εγγύηση ασφάλειας ενός συστήματος κλειστού βρόχου.

一.Σύναψη

Συνοπτικά, η λειτουργία των μικροβηματικών κινητήρων σε ηλεκτρονικούς προσαρμογείς δοκιμής βελόνας χρησιμεύει ως ένα τέλειο παράδειγμα μετατροπής ψηφιακών οδηγιών σε ακριβείς κινήσεις στον φυσικό κόσμο. Εκτελώντας μια σειρά από επακριβώς ελεγχόμενες ενέργειες, όπως η λήψη παλμών, η πραγματοποίηση μικροβηματικών κινήσεων και η διατήρηση της θέσης, αναλαμβάνει τα σημαντικά καθήκοντα της ακριβούς ευθυγράμμισης, της ελεγχόμενης πίεσης και της σύνθετης σάρωσης. Δεν είναι μόνο ένα βασικό στοιχείο εκτέλεσης για την επίτευξη αυτοματισμού δοκιμών, αλλά και μια βασική μηχανή για την ενίσχυση της ακρίβειας, της αξιοπιστίας και της αποδοτικότητας των δοκιμών. Καθώς τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα συνεχίζουν να εξελίσσονται προς τη σμίκρυνση και την υψηλή πυκνότητα, η τεχνολογία των μικροβηματικών κινητήρων, ειδικά η τεχνολογία μικροβηματισμού και ελέγχου κλειστού βρόχου, θα συνεχίσει να ωθεί την ηλεκτρονική τεχνολογία δοκιμών σε νέα ύψη.