หัวใจสำคัญของการทดสอบความแม่นยำสูง: การประยุกต์ใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กในอะแดปเตอร์ทดสอบเข็มอิเล็กทรอนิกส์

ในวงการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงและความแม่นยำสูง อะแดปเตอร์ทดสอบเข็มอิเล็กทรอนิกส์ทำหน้าที่เป็นผู้เฝ้ารักษาระดับคุณภาพในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ชิป และโมดูลต่างๆ เนื่องจากระยะห่างระหว่างขาของชิ้นส่วนมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ และความซับซ้อนของการทดสอบเพิ่มสูงขึ้น ความต้องการความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในการทดสอบจึงสูงขึ้นอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ในการปฏิวัติการวัดความแม่นยำนี้ มอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในฐานะ "กล้ามเนื้อที่แม่นยำ" บทความนี้จะเจาะลึกถึงวิธีการทำงานของแกนพลังงานขนาดเล็กนี้อย่างแม่นยำในอะแดปเตอร์ทดสอบเข็มอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งขับเคลื่อนการทดสอบอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ไปสู่ยุคใหม่

หนึ่ง.บทนำ: เมื่อต้องการความแม่นยำในการทดสอบระดับไมครอน

วิธีการทดสอบแบบดั้งเดิมไม่เพียงพอต่อความต้องการในการทดสอบแพ็คเกจ BGA, QFP และ CSP ขนาดเล็กในปัจจุบันอีกต่อไป หน้าที่หลักของอะแดปเตอร์ทดสอบแบบเข็มอิเล็กทรอนิกส์คือการขับเคลื่อนหัววัดทดสอบหลายสิบหรือหลายพันตัวเพื่อสร้างการเชื่อมต่อทางกายภาพและทางไฟฟ้าที่เชื่อถือได้กับจุดทดสอบบนหน่วยที่กำลังทดสอบ การจัดตำแหน่งที่ไม่ตรงกันเล็กน้อย แรงกดที่ไม่สม่ำเสมอ หรือการสัมผัสที่ไม่เสถียรอาจนำไปสู่ความล้มเหลวในการทดสอบ การตัดสินใจผิดพลาด หรือแม้กระทั่งความเสียหายต่อผลิตภัณฑ์ มอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็ก ด้วยการควบคุมแบบดิจิทัลที่เป็นเอกลักษณ์และคุณลักษณะความแม่นยำสูง จึงกลายเป็นทางออกที่เหมาะสมในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้

หนึ่ง.กลไกการทำงานหลักของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กในอะแดปเตอร์

การทำงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กในอะแดปเตอร์ทดสอบเข็มอิเล็กทรอนิกส์ไม่ใช่การหมุนธรรมดา แต่เป็นการเคลื่อนไหวที่ประสานกันอย่างแม่นยำและควบคุมได้ ขั้นตอนการทำงานสามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้:

1. การจัดแนวที่แม่นยำและการกำหนดตำแหน่งเริ่มต้น

ขั้นตอนการทำงาน:

คำแนะนำในการรับสินค้า:คอมพิวเตอร์หลัก (เครื่องทดสอบ) ส่งข้อมูลพิกัดของชิ้นส่วนที่จะทดสอบไปยังการ์ดควบคุมการเคลื่อนที่ ซึ่งจะแปลงข้อมูลนั้นให้เป็นชุดสัญญาณพัลส์

การเคลื่อนที่แปลงพัลส์:สัญญาณพัลส์เหล่านี้จะถูกส่งไปยังตัวขับของมอเตอร์ไมโครสเต็ปเปอร์ สัญญาณพัลส์แต่ละสัญญาณจะขับให้เพลาของมอเตอร์หมุนเป็นมุมคงที่ ซึ่งเรียกว่า "มุมสเต็ป" ด้วยเทคโนโลยีการขับเคลื่อนไมโครสเต็ปขั้นสูง มุมสเต็ปที่สมบูรณ์สามารถแบ่งย่อยออกเป็น 256 ไมโครสเต็ปหรือมากกว่านั้น ทำให้สามารถควบคุมการเคลื่อนที่ในระดับไมโครเมตรหรือแม้แต่ระดับต่ำกว่าไมโครเมตรได้

การกำหนดตำแหน่งการดำเนินการ:มอเตอร์จะส่งกำลังผ่านกลไกต่างๆ เช่น สกรูนำความแม่นยำสูงหรือสายพานไทม์มิ่ง เพื่อขับเคลื่อนแท่นวางที่บรรจุหัววัดทดสอบให้เคลื่อนที่ไปตามระนาบแกน X และแกน Y ระบบจะเคลื่อนชุดหัววัดไปยังตำแหน่งที่อยู่เหนือจุดที่ต้องการทดสอบอย่างแม่นยำโดยการส่งสัญญาณพัลส์จำนวนหนึ่ง

2. การบีบอัดและการจัดการแรงดันอย่างเป็นระบบ

ขั้นตอนการทำงาน:

การประมาณค่าแกน Z:หลังจากจัดตำแหน่งระนาบเสร็จสมบูรณ์แล้ว มอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กที่รับผิดชอบการเคลื่อนที่ในแกน Z จะเริ่มทำงาน โดยจะรับคำสั่งและขับเคลื่อนหัวทดสอบทั้งหมดหรือโมดูลโพรบเดี่ยวให้เคลื่อนที่ลงในแนวดิ่งตามแกน Z

การควบคุมการเดินทางที่แม่นยำ:มอเตอร์จะกดลงอย่างนุ่มนวลทีละเล็กน้อย ควบคุมระยะการเคลื่อนที่ของการกดได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมาก เพราะระยะการเคลื่อนที่สั้นเกินไปอาจทำให้การสัมผัสไม่ดี ในขณะที่ระยะการเคลื่อนที่ยาวเกินไปอาจทำให้สปริงของหัววัดถูกบีบอัดมากเกินไป ส่งผลให้เกิดแรงกดมากเกินไปและทำให้แผ่นบัดกรีเสียหายได้

การรักษาแรงบิดเพื่อคงแรงดัน:เมื่อหัววัดสัมผัสกับจุดทดสอบจนถึงระดับความลึกที่กำหนดไว้ มอเตอร์ไมโครสเต็ปเปอร์จะหยุดหมุน ณ จุดนี้ มอเตอร์ซึ่งมีแรงบิดยึดเกาะสูงโดยธรรมชาติ จะล็อคอยู่กับที่อย่างแน่นหนา รักษาแรงกดลงที่คงที่และเชื่อถือได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรของการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าตลอดวงจรการทดสอบทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบสัญญาณความถี่สูง การสัมผัสทางกลที่เสถียรเป็นพื้นฐานของความสมบูรณ์ของสัญญาณ

3. การสแกนหลายจุดและการทดสอบเส้นทางที่ซับซ้อน

ขั้นตอนการทำงาน:

สำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ซับซ้อนซึ่งต้องทดสอบชิ้นส่วนในหลายพื้นที่หรือหลายระดับความสูง อะแดปเตอร์จะรวมมอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กหลายตัวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างระบบการเคลื่อนที่แบบหลายแกน

ระบบจะประสานการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ต่างๆ ตามลำดับการทดสอบที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า ตัวอย่างเช่น ขั้นแรกจะทดสอบพื้นที่ A จากนั้นมอเตอร์ XY จะเคลื่อนที่ประสานกันเพื่อย้ายชุดหัววัดไปยังพื้นที่ B และมอเตอร์แกน Z จะกดลงอีกครั้งเพื่อทำการทดสอบ โหมด "การทดสอบขณะบิน" นี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทดสอบได้อย่างมาก

ตลอดกระบวนการทั้งหมด ความสามารถในการจดจำตำแหน่งที่แม่นยำของมอเตอร์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำๆ สำหรับทุกการเคลื่อนไหว ช่วยขจัดข้อผิดพลาดสะสม

หนึ่ง.เหตุใดจึงควรเลือกใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็ก? – ข้อดีเบื้องหลังกลไกการทำงาน

กลไกการทำงานที่แม่นยำดังกล่าวข้างต้น เกิดจากคุณลักษณะทางเทคนิคของมอเตอร์ไมโครสเต็ปเปอร์เอง:

การแปลงเป็นระบบดิจิทัลและการซิงโครไนซ์จังหวะ:ตำแหน่งของมอเตอร์จะซิงโครไนซ์อย่างแม่นยำกับจำนวนพัลส์อินพุต ทำให้สามารถทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์และ PLC ได้อย่างราบรื่นเพื่อการควบคุมแบบดิจิทัลอย่างสมบูรณ์ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบแบบอัตโนมัติ

ไม่มีข้อผิดพลาดสะสม:ภายใต้สภาวะที่ไม่มีการโอเวอร์โหลด ความคลาดเคลื่อนของขั้นบันไดของมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะไม่สะสมเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ความแม่นยำของการเคลื่อนที่แต่ละครั้งขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพโดยธรรมชาติของมอเตอร์และตัวขับเท่านั้น ซึ่งรับประกันความน่าเชื่อถือสำหรับการทดสอบในระยะยาว

โครงสร้างกะทัดรัดและความหนาแน่นแรงบิดสูง:การออกแบบขนาดเล็กทำให้สามารถติดตั้งลงในอุปกรณ์ทดสอบขนาดกะทัดรัดได้อย่างง่ายดาย ในขณะเดียวกันก็ให้แรงบิดที่เพียงพอในการขับเคลื่อนชุดหัววัด ทำให้ได้สมดุลที่ลงตัวระหว่างประสิทธิภาพและขนาด

หนึ่ง.การรับมือกับความท้าทาย: เทคโนโลยีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

ถึงแม้ว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กจะมีข้อดีมากมาย แต่ในการใช้งานจริงก็ยังมีปัญหาต่างๆ เช่น การสั่นพ้อง การสั่นสะเทือน และการสูญเสียขั้นตอนการทำงาน เพื่อให้มั่นใจได้ว่าการทำงานในอะแดปเตอร์ทดสอบเข็มอิเล็กทรอนิกส์เป็นไปอย่างราบรื่น อุตสาหกรรมจึงได้นำเทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพต่อไปนี้มาใช้:

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการขับเคลื่อนแบบไมโครสเต็ปปิ้งอย่างละเอียด:ด้วยการควบคุมการเคลื่อนที่แบบไมโครสเต็ป ไม่เพียงแต่จะช่วยปรับปรุงความละเอียดเท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือ การเคลื่อนที่ของมอเตอร์จะราบรื่นขึ้นอย่างมาก ลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนในระหว่างการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ ทำให้การสัมผัสของหัววัดมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

บทนำเกี่ยวกับระบบควบคุมแบบวงปิด:ในบางแอปพลิเคชันที่มีความต้องการสูงมาก จะมีการเพิ่มตัวเข้ารหัส (encoder) เข้าไปในมอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กเพื่อสร้างระบบควบคุมแบบวงปิด ระบบจะตรวจสอบตำแหน่งจริงของมอเตอร์แบบเรียลไทม์ และเมื่อตรวจพบการเบี่ยงเบนจากจังหวะปกติ (เนื่องจากความต้านทานมากเกินไปหรือสาเหตุอื่นๆ) ระบบจะทำการแก้ไขทันที ซึ่งเป็นการผสมผสานความน่าเชื่อถือของการควบคุมแบบวงเปิดเข้ากับความปลอดภัยของระบบวงปิด

หนึ่ง.บทสรุป

โดยสรุป การทำงานของมอเตอร์ไมโครสเต็ปเปอร์ในอะแดปเตอร์ทดสอบเข็มอิเล็กทรอนิกส์เป็นตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบของการแปลงคำสั่งดิจิทัลให้เป็นการเคลื่อนไหวที่แม่นยำในโลกทางกายภาพ ด้วยการดำเนินการชุดการกระทำที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ รวมถึงการรับพัลส์ การเคลื่อนที่แบบไมโครสเต็ป และการรักษาระตำแหน่ง มันจึงสามารถทำงานที่สำคัญของการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ การกดที่ควบคุมได้ และการสแกนที่ซับซ้อนได้ มันไม่เพียงแต่เป็นส่วนประกอบสำคัญในการบรรลุการทำงานอัตโนมัติของการทดสอบ แต่ยังเป็นกลไกหลักในการเพิ่มความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพของการทดสอบอีกด้วย เนื่องจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ยังคงพัฒนาไปสู่การย่อขนาดและความหนาแน่นสูง เทคโนโลยีของมอเตอร์ไมโครสเต็ปเปอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีการเคลื่อนที่แบบไมโครสเต็ปและการควบคุมแบบวงปิด จะยังคงผลักดันเทคโนโลยีการทดสอบอิเล็กทรอนิกส์ไปสู่ระดับใหม่ต่อไป