Cos'è un test a sonda volante?
Il test a sonda volante (FPT) è un metodo di test elettrico senza contatto che utilizza sonde volanti per rilevare differenze nel potenziale elettrico o la presenza di anomalie conduttive. Queste sonde volanti sono aste appuntite, leggere e non conduttive che possono essere lanciate o proiettate nell’area di test da un operatore.
Per saperne di più su questa tecnica, continua a leggere per scoprire come eseguire un test a sonda volante e scoprire difetti nascosti prima che portino a costose riparazioni o prodotti scartati.
Perché utilizzare un test a sonda volante?
Nell’reverse engineering di PCB, l’FPT viene solitamente utilizzato per testare i segnali elettrici dai circuiti elettrici.
È ideale per rilevare piccoli difetti in superfici conduttive come strati isolanti e aree accessibili di circuiti stampati (PCB). Questi difetti possono influire sulla funzionalità di una scheda di circuito e persino causare un incendio elettrico. Per garantire sicurezza e funzionalità, è importante testare i difetti elettrici prima che la scheda di circuito venga messa in uso.
È adatto anche per testare le aree accessibili dei PCB e dei componenti che non sono adatti all’ispezione visiva.
Struttura della macchina per test a sonda volante
Un tester a sonda volante è un dispositivo motorizzato che sposta rapidamente un set libero di sonde per contattare i pad della scheda di test o i pin del dispositivo per misurare le caratteristiche elettriche. È composto dalla sonda, dalla struttura di azionamento laterale, dal componente di misurazione elettrica e dal software.
Sonde
La sonda è il componente principale del tester a sonda volante. Una sonda comune è composta principalmente da otto piccole parti, ovvero base, staffa a molla 1, staffa a molla 2, sensore fotoelettrico, staffa del sensore, molla, sonda 1 e sonda 2.
1) Sensore fotoelettrico
I sensori fotoelettrici hanno i vantaggi di un ampio intervallo di rilevamento, un tempo di risposta rapido, un’alta risoluzione, la capacità di rilevare un’ampia varietà di oggetti, il rilevamento senza contatto e la distinzione dei colori.
Un sensore fotoelettrico utilizza le caratteristiche della luce per rilevare cambiamenti nello stato della superficie o la presenza o l’assenza di un oggetto. Il sensore è costituito da un elemento emettitore di luce che emette luce e da un elemento ricevitore di luce che la riceve.
Se la luce proiettata sull’oggetto in esame viene riflessa o bloccata, la quantità di luce ricevuta cambierà. La parte ricevente della luce rileva la modifica e genera un segnale elettrico.
I tre comuni sensori fotoelettrici sono di tipo a fascio passante, di tipo riflettivo e di tipo a riflessione diffusa, tutti i quali rilevano in modi diversi. I tipi a fascio passante e riflettivo hanno una sensibilità e un’affidabilità migliori rispetto al tipo a riflessione diffusa. Con una velocità da 10 a 50 volte al secondo, il sensore su un tester a sonda volante funziona continuamente. Il sensore deve avere un tempo di risposta rapido, un’elevata sensibilità e un’elevata affidabilità per rilevare la posizione della sonda.
2) Molla
La molla è il componente chiave della sonda e deve essere sufficientemente malleabile nella direzione Z per garantire una corretta attivazione del sensore fotoelettrico. Per evitare che la sonda danneggi la scheda di test, la sua rigidità deve essere sufficiente per prevenire il rimbalzo o le vibrazioni, che causerebbero un falso innesco del sensore fotoelettrico.
3) Sonde
Un circuito di test elettrico è collegato alla scheda di test tramite la parte di test della sonda. Esistono quattro categorie di sonde, che includono sonde a lama di tipo comune, sonde a punta di tipo comune, sonde a lama Kelvin e sonde a punta Kelvin. Il tester a sonda volante a quattro fili può svolgere funzioni a due fili, ma il tester a sonda volante a due fili non può svolgere funzioni a quattro fili, rendendolo tecnicamente più avanzato.
Attrezzatura richiesta per un test a sonda volante
Controllore di test – Un controllore di test è un dispositivo che gestisce l’FPT, registra i dati e li trasmette a un computer per l’analisi. I controllori di test sono il fulcro dei test a sonda volante e devono essere utilizzati per garantire risultati accurati.
Sonde volanti – Le sonde volanti sono i cavi di test che vengono lanciati nell’area di test. Sono solitamente realizzate in tungsteno o acciaio inossidabile e hanno una punta appuntita per rilevare il potenziale elettrico o la presenza di un cortocircuito. La lunghezza delle sonde volanti può variare a seconda della configurazione del test e della distanza tra il controllore e le sonde volanti.
Sonda di messa a terra – La sonda di messa a terra viene utilizzata per creare una connessione elettrica tra i cavi di test della sonda volante e la massa dell’alimentatore. La sonda di messa a terra è solitamente un filo che collega i cavi della sonda volante alla massa.
Cavo di messa a terra – Il cavo di messa a terra viene utilizzato per collegare la sonda di messa a terra alla massa dell’alimentatore. È più comunemente realizzato in rame o acciaio inossidabile ed è coperto da uno strato isolante.
Strisce di test – Le strisce di test sono pezzi rettangolari di materiale conduttivo che vengono utilizzati per verificare i risultati di un test a sonda volante.
Come eseguire un test a sonda volante?
Preparare l’FPT – Controllare che i cavi di test della sonda volante siano in buone condizioni e che i connettori siano saldi. Le strisce di test devono essere pulite e pronte all’uso. Prima di eseguire il test, assicurarsi che l’alimentatore sia impostato sulla tensione corretta. È importante conoscere la tensione che viene utilizzata durante il test perché può influire sui risultati.
Scegliere il modello di sonda volante appropriato – Le sonde volanti vengono solitamente lanciate in uno schema casuale, ma ci sono anche modelli preimpostati che possono essere utilizzati. Il modello scelto dipenderà dal tipo di test eseguito e dall’area di test. Di solito, l’area di test desiderata è suddivisa in segmenti e quindi viene scelto un modello di sonda volante per coprire ogni segmento. Le sonde volanti devono coprire tutte le parti dell’area di test, comprese le aree inaccessibili in cui potrebbero essere presenti difetti.
Lanciare le sonde volanti – Dopo aver impostato il modello di test, lanciare le sonde nell’area di test. È importante lanciare le sonde volanti a bassa velocità in modo che le punte non si rompano. Verificare i risultati – Una volta lanciate tutte le sonde volanti, collegare la sonda di messa a terra alla massa dell’alimentatore. La sonda di messa a terra deve essere collegata quando il test è completo per evitare di perdere i risultati a causa di una connessione difettosa. Utilizzare le strisce di test per verificare i risultati della sonda volante. I risultati devono essere visualizzati sul controllore di test.
Valutazione dei risultati
Trova il Difetto – Dopo che i risultati dei test FPT sono visualizzati, cerca un’anomalia nei risultati. I difetti nell’area di test produrranno un’anomalia nei risultati, che può essere vista sul controller di test come una differenza di potenziale o un cortocircuito.
Verifica la Posizione del Difetto – Dopo aver trovato il difetto, utilizza i risultati del test con sonda volante per verificarne la posizione. La striscia di test utilizzata per verificare i risultati deve essere collegata allo stesso segmento del difetto. Se i risultati sono gli stessi sulla striscia di test come lo sono sul controller di test, il difetto è molto probabilmente situato nello stesso segmento della striscia di test.
Limiti di un Test con Sonda Volante
I test con sonda volante sono un utile metodo di test elettrico non distruttivo, ma non possono essere utilizzati su tutti i tipi di materiali. Ecco alcune limitazioni:
– Alcuni Materiali Non Possono Essere Testati – Se un materiale è troppo spesso, troppo sottile o non conduce elettricità, non può essere testato con metodi a sonda volante. Questo può includere materiali non conduttivi come l’aria o fluidi non conduttivi.
– Limitazioni dello Strumento – I test con sonda volante sono limitati dall’apparecchiatura di test utilizzata e dalla sua configurazione. Ad esempio, la distanza e le dimensioni della striscia di test possono influire sui risultati del test.
– Condizioni di Test – I test con sonda volante possono essere influenzati dalle condizioni ambientali come l’umidità e la temperatura. I risultati del test devono essere eseguiti in un ambiente controllato.
Conclusione
I test con sonda volante sono un metodo di test elettrico non distruttivo, rapido ed efficace, che può essere utilizzato per testare la continuità delle superfici conduttive. Possono essere utilizzati per rilevare difetti elettrici nelle schede a circuito stampato, nonché per rilevare guasti in componenti e cablaggi.
I test con sonda volante possono essere utilizzati per testare un’ampia varietà di materiali, inclusi materiali non conduttivi e non metallici. Tuttavia, alcuni materiali, come i fluidi non conduttivi, non possono essere testati con metodi a sonda volante.
Inoltre, i test con sonda volante possono essere limitati dall’apparecchiatura di test utilizzata e dalla sua configurazione.
