لا توجد فئة واحدة تسمى "معدات اختبار موثوقية الإلكترونيات".
قد يحتوي مختبر موثوقية اللابتوب على غرفة بيئية، ونظام اهتزاز، وجهاز صدمات، وجهاز اختبار قوة الموصل، وجهاز اختبار عزم دوران المفصل. مختبر أشباه الموصلات قد يهتم أكثر بدورة الحرارة والمراقبة الكهربائية. قد يضع مختبر إلكترونيات السيارات الاهتزازات والصدمات ودرجة الحرارة في أعلى القائمة.
لذا فإن الشركات المصنعة أدناه ليست عشر شركات تصنع نفس الجهاز.
تمثل هذه الأنظمة أجزاء مختلفة من مشهد اختبار الموثوقية. بعضهم متخصصون في البيئة. بعضها أقوى في الاهتزاز أو الاختبار الميكانيكي. وأخرى تغطي عدة تخصصات اختبار بدنية.
بالنسبة للمشترين، هذا التمييز أكثر فائدة من مجرد تصنيف للعلامة التجارية.
10 مصنعين في نظرة سريعة
هذا ليس تصنيفا من الأفضل إلى الأسوأ. القائمة المختصرة المفيدة تعتمد على ما تحتاج لاختباره.
1. ESPEC
ESPEC هو أحد الأسماء الواضحة التي يجب النظر فيها عندما يكون الاحتياج في الغالب بيئيا.
درجة الحرارة، الرطوبة، الدورة الحرارية والصدمة الحرارية هي أجزاء أساسية من محفظتها. كما تقع كوالمارك ضمن مجموعة ESPEC، حيث تضيف قدرة HALT/HASS للفرق التي ترغب في دفع التصميم إلى ما هو أبعد من حدود التأهيل العادية وتحديد نقاط الضعف في وقت مبكر من التطوير.
حيث يبرز ESPEC: المحاكاة البيئية والموثوقية المتسارعة.
بالنسبة لمختبر يهيمن عليه اختبارات المناخ، فإن ESPEC هي شركة منطقية لإدراجها في قائمة عروض المراجع.
2. ثيرمترون
ثيرمترون مثير للاهتمام لأنه يتجاوز الحدود بين الاختبار البيئي والديناميكي.
توفر الشركة غرف بيئية بالإضافة إلى أنظمة الاهتزاز الكهروديناميكية، وأنظمة AGREE مصممة لتطبيقات الدمج بين درجات الحرارة والرطوبة والاهتزاز.
وهذا أهم مما قد يبدو.
يمكن للوحة الدوائر المطبوعة أن تمر بدورة درجة الحرارة وتمرر الاهتزاز بشكل منفصل، لكنها تتصرف بشكل مختلف عندما يحدث التمدد الحراري والإثارة الميكانيكية معا.
لذلك، فإن ثيرمترون له معنى خاص للمختبرات التي يجب أن تتعايش فيها اختبارات البيئة والاهتزازات أو أن تجمع.
3. فايس تكنيك
تعد شركة Weiss Technik بشكل أساسي موردا لمحاكاة البيئة في سياق موثوقية الإلكترونيات.
تشمل مجموعة معداتها اختبارات درجة الحرارة والرطوبة، والدورات الحرارية، والصدمات الحرارية، والظروف البيئية الأكثر تخصصا.
سأضع فايس في القائمة القصيرة عندما تمثل الاختبارات المناخية نسبة كبيرة من عبء العمل في المختبر، خاصة عندما يتراوح DUT من تجميعات إلكترونية صغيرة إلى أنظمة متكاملة أكبر.
دوره هنا واضح: المحاكاة البيئية هي التخصص.
4. IMV
IMV نوع مختلف من الشركات عن الثلاث السابقة.
قوتها تكمن في الاهتزاز.
بالنسبة لمهندس إلكترونيات يبحث في رنين لوحات الدوائر المطبوعة، أو تقطع الموصلات، أو إجهاد اللحام، أو الاستجابة الهيكلية تحت الاهتزاز العشوائي، فإن هذا التخصص أهم من وجود كتالوج يغطي عشر فئات اختبار غير مرتبطة.
يجب أيضا تقييم نظام الاهتزاز كنظام — وليس فقط بقوة الهزز. كتلة المصباح، كتلة DUT، الإزاحة، السرعة، التسارع، وPSD المطلوب كلها تؤثر على إمكانية تنفيذ الاختبار المحدد فعليا.
إذا كان الاهتزاز جزءا رئيسيا من برنامج التحقق، فإن IMV يجب أن يكون ضمن القائمة المختصرة.
5. حلول ETS
تحتل ETS Solutions مساحة اختبار ديناميكية مماثلة، مع أنظمة الاهتزاز والصدمات لتطبيقات الإلكترونيات والسيارات وغيرها من تطبيقات الموثوقية.
المقارنة المفيدة هنا عادة ليست كذلك:
أي هزاز لديه رقم قوة أكبر؟
هو:
هل يمكن للهزاز + المضخم + وحدة التحكم + الوحدة أن تعيد إنتاج الملف المطلوب لدينا مع الحمولة الفعلية؟
هذا هو السؤال الهندسي الذي يهم.
لذلك، فإن حلول ETS هي الأكثر صلة بالمختبرات التي تعاني من عبء عمل كبير من الاهتزازات والصدمات.
6. إنسترون
إنسترون لا تنافس مباشرة شركة غرف بيئية، ولهذا السبب بالضبط يجب أن تكون ضمن هذه القائمة.
تشمل موثوقية الإلكترونيات أيضا أسئلة ميكانيكية:
- ما مقدار القوة التي تسحب الموصل أو المكون من التجميع؟
- ما هي الحمولة التي تتلف الهيكل؟
- ما مدى قوة الوصلة اللاصقة؟
- كيف يستجيب الدوائر المطبوعة للانحناء؟
- ماذا يحدث للمكون تحت الضغط؟
تغطي حلول اختبار الإلكترونيات والميكروإلكترونيات من إنسترون تطبيقات الشد والضغط والانحناء والتقشير والقص عبر مجموعة واسعة من مستويات القوة.
فيما يتعلق بالتوصيف الميكانيكي، تظل إنسترون موردا متخصصا وليس موردا عاما لمعدات الموثوقية.
7. كروما ATE
يمثل اللون جزءا آخر من مشكلة الموثوقية: السلوك الكهربائي والوظيفي.
غرفة الحرارة تخبرك بالبيئة.
الهزاز يخبرك بالمدخل الميكانيكي.
لا أحد منهما يخبرك تلقائيا إذا كان سكة الطاقة قد انقطعت، أو تعطل الاتصال، أو تراجع الأداء الكهربائي أثناء الاختبار.
تشمل مجموعة كروما الأوسع مجالات أشباه الموصلات، والإلكترونيات الطاقة، والبطاريات، وتطبيقات الاختبار الإلكتروني الأخرى.
بالنسبة للعديد من برامج الإلكترونيات، تعمل معدات الإجهاد الفيزيائي ومعدات اختبار الكهرباء معا بدلا من استبدال بعضها البعض.
8. أجهزة اختبار SUGA
تصبح SUGA ذات صلة عندما تنتقل المشكلة من الدائرة نفسها إلى المواد المحيطة بها.
فكر في التلامسات المطلية، الطلاءات، أغلفة البوليمر، الشاشات والتشطيبات السطحية.
يمكن أن تتحلل هذه المواد قبل أن يتعرض المنتج لعطل ميكانيكي كبير، وقد يؤثر هذا التدهور في النهاية على الأداء الكهربائي أو الميكانيكي.
لذلك، يمكن وصف قوة SUGA بشكل أفضل بأنها اختبار متانة المواد والسطح والبيئة المقاومة.
إنه تركيب أكثر تخصصا من مورد موثوقية إلكترونيات عام، لكنه مناسب للمختبر المناسب.
9. هايدا
تتبع هايدا نهج الكتالوج الواسع، حيث تغطي عدة فئات اختبارات بيئية وميكانيكية.
وهذا يمكن أن يسهل الشراء لمختبر متعدد الأغراض يحتاج إلى عدة أنواع من المعدات من موردين أقل.
لكن مع وجود مورد واسع، سأظل أقيم كل نظام بشكل مستقل.
الكتالوج الكبير لا يخبرك ما إذا كانت غرفة معينة قادرة على تحمل حمل الحرارة في DUT، أو ما إذا كان نظام الاهتزاز يمكنه تشغيل ملف التحميل الخاص بك، أو ما إذا كان جهاز اختبار القوة يمتلك نطاق القياس والتركيب المناسبين.
الاتساع مفيد. لا يزال يجب فحص قدرة الاختبار جهازا تلو الآخر.
10. ITM-LAB
تعد ITM-LAB أيضا موردا واسعا، لكن موقعها المفيد في موثوقية الإلكترونيات أكثر تحديدا: اختبار الموثوقية الفيزيائية عبر عدة فئات إجهاد.
بدلا من النظر إلى فهرس المنتجات آلة تلو الأخرى، من الأسهل رؤية النطاق من خلال برنامج التحقق من الإلكترونيات النموذجي.
البيئة
اختبارات درجة الحرارة والرطوبة مشمولة من قبل عائلات GDW / GDJS.
حيثما تتطلب تحولات درجات حرارة أسرع، تغطي تكوينات KTB معدلات 5 و10 و15 درجة مئوية/دقيقة.
بالنسبة لدرجة الحرارة الممزوجة بانخفاض الضغط أو الارتفاع، توسع أنظمة GDJZ الجانب البيئي من المختبر.
اهتزاز، صدمة وسقوط
تغطي سلسلة RS-V الاهتزاز العشوائي.
يستخدم RS-6150 لصدمات الميكانيكية.
تغطي سلسلة RS-DP تطبيقات الإسقاط المتحكم به والمتكرر.
تتعامل هذه الأنظمة مع أحداث مختلفة؛ فجهاز اختبار السقوط ليس بديلا عن جهاز الصدمات، وجهاز الصدمات ليس بديلا عن جهاز الاهتزاز.
القوة والاختبار الميكانيكي
لاختبار قوة المكونات والتجميع، يمتد نطاق UTM الخاص ب ITM-LAB بما يلي:
RS-8010A — من 50 نيوتن إلى 5 كيلو نيوتن
RS-8000 — من 10 إلى 50 كيلو نيوتن
RS-8000A — من 100 إلى 300 كيلو نيوتن
يشمل هذا الأعمال التي تتراوح بين الإلكترونيات منخفضة القوة نسبيا واختبار المكونات إلى اختبارات هيكلية أثقل بكثير.
الموصلات، المفصلات والآليات
هذا مجال يصبح فيه محفظة الإلكترونيات في ITM-LAB أكثر تحديدا.
تم تصميم RS-6600A حول إدخال الموصل، واستخراجه، واختبار الاحتفاظ باستخدام بيانات القوة والإزاحة المتزامنة.
تغطي سلسلة RS-6300 تطبيقات عزم الدوران بما في ذلك المفصلات وآليات الدوران.
هناك أيضا أنظمة مخصصة لاختبارات الأزرار المتكررة، واللمس، والطي، والدوران، وغيرها من اختبارات المتانة على مستوى الجهاز.
وهذا يمنح ITM-LAB مكانة مفيدة عندما لا يكون المشروع مجرد "شراء غرفة بيئية"، بل شيء أقرب إلى:
نحن نبني مختبر موثوقية إلكترونيات ونحتاج إلى تغطية عدة أوضاع فشل فيزيائية.
اللابتوب مثال جيد
خذ لابتوب كجهاز DUT.
قد تبدو خطة الموثوقية كالتالي:
لا توجد آلة واحدة تجيب على جميع الأسئلة السبعة.
وهذا هو السبب الرئيسي في أهمية اتساع منتجات ITM-LAB.
الميزة ليست فقط في وجود المزيد من نماذج المعدات. فهي قادرة على تكوين أنظمة بيئية وديناميكية وميكانيكية ومتانة واجهات حول نفس المنتج الإلكتروني.
نقطة واحدة يجب ألا يتجاهلها المهندسون: إدخال الاختبار ليس استجابة DUT
هنا يمكن أن تصبح مواصفات المعدات مضللة.
إذا وصل هواء الحجرة إلى −40°م، فإن دائرة الدوائر المطبوعة لا تصل فورا إلى −40°م.
إذا تم التحكم في طاولة الاهتزاز عند 8 جرام (جرام)، فإن كل نقطة على لوحة الدوائر المطبوعة لا تتعرض ل8 جرام بالضبط.
إذا تحرك رأس التقاطع لآلة الاختبار 5 مم، فإن المكون نفسه ليس بالضرورة قد تشوه 5 مم.
في كل حالة هناك شيء بين الجهاز والنتيجة:
درجة الحرارة: هواء الحجرة → انتقال الحرارة → درجة حرارة المكون
الاهتزاز: هزاز → التركيبة → الغلاف → استجابة لوحة الدوائر المطبوعة
القوة: المشغل → الموصل → مسار التحميل → التشوه المحلي
لذا يحتاج اختبار الموثوقية المفيد إلى كلا الجانبين:
تحكم في التوتر. قس استجابة DUT.
هذا أهم من مقارنة مواصفات الآلات الرئيسية فقط.
أي الشركة المصنعة يجب أن تدرج في قائمة عروض العروض الخاصة بك؟
لا توجد إجابة شاملة مفيدة.
إذا كان معظم عبء العمل يعتمد على درجة الحرارة والرطوبة والدورة الحرارية، فابدأ بأخصائيين بيئيين.
إذا كان الاهتزاز يهيمن على برنامج التحقق، انظر عن كثب إلى مصنعي الأنظمة الديناميكية.
إذا كانت المشكلة في قوة المكونات، أو الالتصاق، أو الانحناء أو القوة الهيكلية، فإن أخصائيي الاختبار الميكانيكي يستحقون المزيد من الاهتمام.
إذا كان السلوك الكهربائي أثناء الإجهاد هو القضية المركزية، يجب اقتران معدات الموثوقية الفيزيائية بالقياس الوظيفي المناسب.
وإذا كان المشروع يتضمن عدة تخصصات موثوقية مادية، يصبح المورد متعدد الأنظمة أكثر أهمية.
قبل طلب الاقتباسات، حدد على الأقل:
→ الفشل في DUT → طريقة الاختبار → الإجهاد → القياس المطلوب
فقط حينها تصبح مقارنة المعدات ذات معنى.
الأسئلة الشائعة
ما هي المعدات المستخدمة عادة في مختبر موثوقية الإلكترونيات؟
قد يشمل المختبر النموذجي غرف درجة الحرارة/الرطوبة، وأنظمة التدوير الحراري، ومعدات الاهتزاز والصدمات، وأجهزة اختبار السقوط، وآلات الاختبار الشاملة، وأجهزة اختبار متانة الموصلات، وأنظمة اختبار عزم الدوران/الحياة. يعتمد التركيبة الفعلية على المنتج وأنماط الفشل المتوقعة.
هل الاختبارات البيئية كافية لتحقق موثوقية الإلكترونيات؟
عادة لا. الاختبارات البيئية تتناول درجة الحرارة والرطوبة والإجهادات المرتبطة بها، لكن الإلكترونيات يمكن أن تفشل أيضا بسبب الاهتزاز، الصدمة، الانخفاض، تآكل الموصلات، التحميل الميكانيكي والتشغيل المتكرر. نطاق الاختبار المطلوب يعتمد على المنتج.
هل يمكن لمورد واحد توفير عدة أنظمة اختبار موثوقية؟
نعم. بعض المصنعين يتخصصون في تخصص واحد، بينما يغطي آخرون عدة فئات. على سبيل المثال، يغطي ITM-LAB اختبارات البيئة، والاهتزاز، والصدمات، والسقوط، والقوة الميكانيكية، والموصلات، والعزم لبرامج الموثوقية الفيزيائية.
كيف يجب أن أختار معدات اختبار الموثوقية؟
ابدأ بجهاز DUT وآلية الفشل التي تحتاج إلى التحقيق فيها. ثم حدد الإجراء المطبق، ومدخلات الإجهاد، والقياس المطلوب قبل اختيار الآلة.
ابدأ بالمنتج، وليس بقائمة المعدات
بالنسبة لمختبر موثوقية جديد، لا أنصحك بإعداد قائمة تسوق للغرف، والاهتزاز، وأجهزة اختبار القوة.
سأبدأ ب:
ماذا نختبر؟
كيف يمكن أن يفشل؟
ما هو الضغط الذي يعيد إنتاج هذا الفشل؟
ما الذي نحتاج إلى قياسه؟
قائمة المعدات تأتي من تلك الإجابات.
بالنسبة للمشاريع التي تشمل عدة تخصصات موثوقية فيزيائية، يمكن ل ITM-LAB تكوين أنظمة البيئة والديناميكا والميكانيكية والمتانة حول متطلبات المنتج والاختبار بدلا من البدء بأرقام نماذج الآلات الفردية.
