วิธีการทดสอบแผงวงจร: วิธีการทดสอบ PCB และ PCBA

แผงวงจรที่หยุดทำงานอาจเกิดจากชิ้นส่วนเสีย ข้อต่อบัดกรีชำรุด เส้นทางวงจรขาด รางจ่ายไฟลัดวงจร หรือข้อผิดพลาดทางตรรกะในระบบดิจิทัล การรู้วิธีทดสอบแผงวงจรอย่างถูกต้องหมายถึงการรู้ว่าควรใช้เครื่องมือใดในแต่ละขั้นตอน ควรตรวจสอบค่าใด และค่าเหล่านั้นบอกอะไรเกี่ยวกับส่วนใดของแผงวงจรที่เสียหาย คู่มือนี้จะอธิบายทุกขั้นตอนของการทดสอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ตั้งแต่การตรวจสอบด้วยสายตาครั้งแรกไปจนถึงการตรวจสอบการทำงานที่ถูกต้อง พร้อมด้วยขั้นตอนเฉพาะ ค่าที่คาดหวัง และจุดตัดสินใจในแต่ละขั้นตอน

ต้องการผลิตและทดสอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หรือไม่? ขอรับใบเสนอราคา →

หน้านี้เป็นศูนย์กลางการทดสอบทั่วไป สำหรับการตรวจสอบปริมาณน้อยหรือการตรวจสอบโดยไม่ต้องใช้ฟิกซ์เจอร์ ให้ใช้การทดสอบแบบ Flying Probeสำหรับแผงวงจรประกอบ ให้เชื่อมโยงแผนการทดสอบกับการทดสอบการทำงานของ PCBAสำหรับการตรวจสอบความต่อเนื่องและการแยกวงจรของแผงวงจรเปล่า ให้ใช้การทดสอบทางไฟฟ้าของ PCB

---

อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการทดสอบแผงวงจร

การทดสอบแผงวงจรในแต่ละขั้นตอนจำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่แตกต่างกัน การใช้เครื่องมือที่ถูกต้องในแต่ละขั้นตอนไม่ใช่เรื่องของความชอบส่วนตัว เพราะเครื่องมือแต่ละชนิดวัดสิ่งที่แตกต่างกัน และไม่มีเครื่องมือใดเครื่องมือหนึ่งที่ครอบคลุมทุกโหมดความล้มเหลว

มัลติมิเตอร์ดิจิทัล (DMM)

เครื่องมือเริ่มต้นที่จำเป็นสำหรับการทดสอบแผงวงจร มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล (DMM) ที่ดี สามารถวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ กระแสไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ ความต้านทาน ความต่อเนื่อง (พร้อมเสียงบี๊บ) แรงดันตกคร่อมไดโอด และมักจะวัดความจุและความถี่ได้ด้วย สำหรับการทดสอบ PCB คุณสมบัติขั้นต่ำที่คุณต้องการคือ: ความแม่นยำของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 0.5% หรือดีกว่า; โหมดความต่อเนื่องที่ส่งเสียงบี๊บภายใน 200 มิลลิวินาที (มัลติมิเตอร์ที่ตอบสนองช้าจะพลาดความผิดปกติเป็นช่วงๆ); และอินพุตกระแสไฟฟ้าที่ป้องกันอย่างน้อย 200 มิลลิแอมป์ พร้อมอินพุตที่มีฟิวส์แยกต่างหากสำหรับการวัดในช่วงแอมแปร์ การวัดค่า RMS ที่แท้จริงมีความสำคัญเมื่อวัดสัญญาณกระแสสลับในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งซึ่งรูปคลื่นไม่ใช่รูปไซน์

Oscilloscope

ออสซิลโลสโคปแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นฟังก์ชันของเวลา ทำให้เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการทดสอบใดๆ ที่รูปร่างของคลื่น จังหวะเวลา หรือความถี่มีความสำคัญ สำหรับการทดสอบแผงวงจร ออสซิลโลสโคปดิจิทัลสองช่องสัญญาณที่มีแบนด์วิดท์อย่างน้อย 100 MHz ครอบคลุมการทดสอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ฝังตัวและแหล่งจ่ายไฟส่วนใหญ่ แบนด์วิดท์ต้องมีอย่างน้อย 5 เท่าของสัญญาณความถี่สูงสุดที่คุณคาดว่าจะจับได้อย่างแม่นยำ สำหรับบัสสื่อสารดิจิทัล (SPI, I2C, UART, CAN) ออสซิลโลสโคป 4 ช่องสัญญาณที่มีการถอดรหัสโปรโตคอลจะมีประโยชน์มากกว่ารุ่น 2 ช่องสัญญาณอย่างมาก ออสซิลโลสโคป 20 MHz นั้นเพียงพอสำหรับสัญญาณรบกวนจากแหล่งจ่ายไฟและสัญญาณความถี่ต่ำเท่านั้น — มันจะไม่แสดงการสั่นและการโอเวอร์ชูตบนขอบดิจิทัลที่รวดเร็วได้อย่างถูกต้อง

เครื่องวัด LCR ​​หรือเครื่องทดสอบชิ้นส่วน

เครื่องวัด LCR ​​(Inductance-Capacitance-Resistance) โดยเฉพาะ จะวัดค่าส่วนประกอบต่างๆ ได้แม่นยำกว่ามัลติมิเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตัวเก็บประจุ ซึ่งค่า ESR (Equivalent Series Resistance) มักมีประโยชน์ในการวินิจฉัยมากกว่าค่าความจุ ค่า ESR สูงเป็นสาเหตุความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดในตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ และจะไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยการวัดค่าความจุเพียงอย่างเดียว

แหล่งจ่ายไฟ DC พร้อมระบบจำกัดกระแส

เมื่อทดสอบแผงวงจรที่ซ่อมแซมแล้วหรือแผงวงจรที่สงสัยว่ามีปัญหาเป็นครั้งแรก การใช้แหล่งจ่ายไฟแบบจำกัดกระแสแทนแหล่งจ่ายไฟหลักจะช่วยให้คุณสามารถตั้งค่าขีดจำกัดกระแสให้สูงกว่ากระแสขณะไม่ได้ใช้งานเล็กน้อย หากเกิดการลัดวงจร แหล่งจ่ายไฟจะจำกัดและแสดงกระแสที่ผิดปกติ แทนที่จะปล่อยให้การลัดวงจรทำให้ชิ้นส่วนภายในร้อนเกินไป

กล้องจุลทรรศน์ตรวจสอบ หรือกล้องจุลทรรศน์ดิจิทัล

การตรวจสอบข้อต่อบัดกรี SMD ที่มีระยะห่างแคบ ส่วนประกอบพาสซีฟขนาด 0402 และเล็กกว่า รวมถึงการตรวจสอบลูกบัดกรี BGA จำเป็นต้องใช้กำลังขยายที่แว่นขยายแบบมือถือไม่สามารถให้ได้ กล้องจุลทรรศน์ดิจิทัลที่มีจอแสดงผลช่วยให้คุณตรวจสอบได้โดยไม่ต้องใช้มือทั้งสองข้าง

เครื่องมือเสริม

เครื่องวิเคราะห์ลอจิก: จับและถอดรหัสสัญญาณดิจิทัลบนหลายช่องสัญญาณพร้อมกัน ซึ่งมีประโยชน์มากกว่าออสซิลโลสโคปสำหรับการดีบักการสื่อสาร SPI, I2C, UART, USB หรือ CAN ที่คุณต้องการอ่านเนื้อหาข้อมูลจริง เครื่องกำเนิดสัญญาณ: ใช้สัญญาณทดสอบกับโหนดเฉพาะ ทำให้คุณสามารถตรวจสอบการตอบสนองของตัวกรอง อัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์ หรือความสมบูรณ์ของเส้นทางสัญญาณ กล้องถ่ายภาพความร้อนหรืออุปกรณ์เสริมโทรศัพท์ถ่ายภาพความร้อน: ระบุส่วนประกอบที่ร้อนเกินไปซึ่งยังไม่เสียหายให้เห็นได้ชัดเจน

---

ขั้นตอนที่ 1: การตรวจสอบด้วยสายตา — สิ่งที่ต้องมองหาและตำแหน่งที่พบ

การตรวจสอบด้วยสายตาเป็นขั้นตอนการทดสอบที่รวดเร็วและประหยัดที่สุด และสามารถตรวจพบความล้มเหลวของแผงวงจรได้ในสัดส่วนที่น่าประหลาดใจ ข้อมูลจากอุตสาหกรรมชี้ให้เห็นว่า 30-40% ของความล้มเหลวของแผงวงจรมีสาเหตุที่มองเห็นได้ เทคนิคนี้ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ใดๆ เพียงแค่แสงสว่างที่ดี การขยายภาพ และวิธีการที่เป็นระบบก็เพียงพอแล้ว

พื้นที่ที่ถูกไฟไหม้หรือถูกแผดเผา

รอยด่างสีน้ำตาลหรือดำบนพื้นผิวแผงวงจรพิมพ์ (PCB) รอบๆ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ บ่งชี้ว่าชิ้นส่วนนั้นระบายความร้อนมากกว่าที่ออกแบบไว้ ซึ่งโดยปกติแล้วหมายถึงตัวต้านทานโอเวอร์โหลด ทรานซิสเตอร์กำลังหรือ MOSFET ลัดวงจร หรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเสีย ให้จดบันทึกตำแหน่งที่แน่นอนและตรวจสอบแผนผังวงจรเพื่อระบุว่าชิ้นส่วนนั้นทำหน้าที่อะไรและอะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดสภาวะโอเวอร์โหลด อย่าคิดว่าชิ้นส่วนที่ไหม้เป็นสาเหตุหลักเสมอไป เพราะมันอาจเสียเนื่องจากชิ้นส่วนอื่นเสียก่อน ทำให้มีกระแสไฟไหลผ่านมากเกินไป

ตัวเก็บประจุบวมหรือรั่ว

ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลติกจะเสียเนื่องจากการสะสมของก๊าซภายใน ทำให้ส่วนบนของตัวเรือนโป่งหรือบวม ในกรณีที่รุนแรง ซีลระบายอากาศที่ด้านบนจะแตกและอิเล็กโทรไลต์จะรั่วไหลลงบนพื้นผิว PCB ตัวเก็บประจุที่บวมนั้นเสียแน่นอนและต้องเปลี่ยนใหม่ ตรวจสอบตัวเก็บประจุที่อยู่ใกล้เคียงด้วย — การเสียของตัวเก็บประจุในบริเวณหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟมักบ่งชี้ถึงปัญหาในระบบ (แรงดันไฟฟ้าเกิน, ริปเปิลมากเกินไป หรือพิกัดแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุไม่ถูกต้อง) ซึ่งส่งผลกระทบต่อตัวเก็บประจุทั้งหมดในบริเวณนั้น

สะพานประสาน

สะพานบัดกรีคือจุดบัดกรีเล็กๆ ที่เชื่อมต่อแผ่นหรือขาที่อยู่ติดกันสองจุดที่ไม่ควรเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้า สะพานบัดกรีในไอซีที่มีระยะห่างขาแคบ (แพ็คเกจ QFP หรือ QFN ระยะห่าง 0.5 มม.) นั้นเล็กเกินกว่าจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ต้องใช้แว่นขยายช่วย สะพานบัดกรีทำให้เกิดการลัดวงจรระหว่างขา ซึ่งอาการที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับว่าขาใดถูกบัดกรีเชื่อมติดกัน: การเชื่อมติดกันระหว่างขาของสัญญาณที่อยู่ติดกันอาจทำให้เกิดการทำงานผิดปกติเป็นระยะๆ; การเชื่อมติดกันระหว่างขาจ่ายไฟและขาต่อลงดินจะทำให้ฟิวส์ของแหล่งจ่ายไฟขาดหรือทำลายไอซีทันที

ข้อต่อบัดกรีเย็น

รอยเชื่อมเย็นเกิดขึ้นเมื่อตะกั่วแข็งตัวก่อนที่จะเคลือบทั้งขาของชิ้นส่วนและแผ่นรองอย่างสมบูรณ์ รอยเชื่อมเย็นจะมีลักษณะด้านและเป็นเม็ดๆ แทนที่จะเรียบเนียนและมันเงา มักจะมีลักษณะเว้าหรือแตกเป็นรอย แทนที่จะเป็นผิวเรียบเหมือนรอยเชื่อมที่ดี รอยเชื่อมเย็นมีความต้านทานสูงและอาจไม่ต่อเนื่อง กล่าวคือ รอยเชื่อมจะผ่านการทดสอบความต่อเนื่องเมื่อเย็น แต่จะขาดเมื่อได้รับความร้อนจากการทำงานของชิ้นส่วนเอง เมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดู ให้สังเกตลักษณะพื้นผิวที่เป็นเม็ดๆ และรูปร่างที่ไม่สม่ำเสมอ

แผ่นรองยกตัวและร่องวงจรขาด

ความเสียหายทางกายภาพจากการจัดการที่ไม่ถูกต้อง การแก้ไขงาน หรือความเครียดจากความร้อน อาจทำให้แผ่นรอง (pad) บนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) หลุดลอก ทำให้การเชื่อมต่อกับลายวงจรด้านล่างขาด แผ่นรองที่หลุดลอกจะมีลักษณะเป็นแผ่นรองที่ยกตัวขึ้นเล็กน้อยหรือแยกออกจากพื้นผิวของแผ่นวงจร โดยมักจะยังมีลายวงจรติดอยู่กับแผ่นรองมากกว่าแผ่นวงจร ส่วนลายวงจรที่ขาดนั้นพบได้น้อยกว่า แต่จะเกิดขึ้นในจุดที่มีความเครียดสูง เช่น ใกล้ขอบแผ่นวงจร ใกล้ชิ้นส่วนขนาดใหญ่และหนักที่สร้างแรงงัด หรือในบริเวณที่สัมผัสกับการงอซ้ำๆ ควรใช้แว่นขยายตรวจสอบความต่อเนื่องของลายวงจรด้วยสายตาก่อนที่จะตรวจสอบทางไฟฟ้า

ชิ้นส่วนที่แตกหัก

ตัวเก็บประจุและตัวต้านทานเซรามิกอาจแตกได้จากความเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ความเครียดทางกล หรือการใช้งานที่ไม่ถูกต้อง ตัวเก็บประจุเซรามิกที่แตกอาจดูเหมือนกับตัวที่ไม่เสียหายเมื่อมองด้วยตาเปล่า แต่บางครั้งอาจเห็นรอยแตกได้เมื่อใช้กล้องขยาย ลักษณะความเสียหายคือวงจรเปิดหรือวงจรเปิดเป็นช่วงๆ ตรวจสอบตัวชิ้นส่วนที่จุดงอของแผงวงจรและบริเวณใกล้เคียงกับพื้นที่ที่แสดงร่องรอยความเครียดทางกล

---

ขั้นตอนที่ 2: การทดสอบรางจ่ายไฟด้วยมัลติมิเตอร์

การตรวจสอบรางจ่ายไฟยืนยันว่าแผงวงจรได้รับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ถูกต้องและกระจายแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมได้อย่างถูกต้องไปยังแต่ละส่วนของวงจร ความล้มเหลวของรางจ่ายไฟเป็นสาเหตุสำคัญของความล้มเหลวโดยรวมของแผงวงจร เนื่องจากส่งผลกระทบต่อทุกส่วนประกอบที่ได้รับพลังงานจากรางจ่ายไฟที่ล้มเหลว

ขั้นตอน: การวัดแรงดันไฟเลี้ยงกระแสตรง

ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ไปที่โหมดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC) โดยตั้งช่วงการวัดให้สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่คาดไว้ วางโพรบสีดำบนจุดกราวด์ที่ทราบว่าใช้งานได้ดี เช่น ขากราวด์ของขั้วต่อ ขั้วลบของตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ หรือรูทองแดงที่เปิดโล่งสำหรับต่อกราวด์หากสามารถเข้าถึงได้ วางโพรบสีแดงบนจุดทดสอบกำลังไฟแต่ละจุดตามลำดับ

ค่าที่คาดหวัง: แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ควรอยู่ภายใน ±5% ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับแหล่งจ่ายไฟลอจิกดิจิทัลส่วนใหญ่ (3.3V, 5V, 12V) วงจรอนาล็อกที่มีความแม่นยำสูงอาจต้องการการควบคุม ±1–2% การอ่านค่า 0V บนรางที่ควรทำงานหมายความว่าแหล่งจ่ายไฟไม่จ่ายแรงดันไฟฟ้า ตัวควบคุมเชิงเส้นหรือตัวแปลง DC-DC บนรางนั้นเสีย หรือมีไฟฟ้าลัดวงจรดึงรางลงกราวด์ การอ่านค่าที่ต่ำกว่าค่าที่กำหนดอย่างมาก (ตัวอย่างเช่น 3.1V บนราง 5V) บ่งชี้ถึงความผิดพลาดที่มีความต้านทานสูง ตัวควบคุมโอเวอร์โหลด หรือตัวควบคุมเข้าสู่โหมดจำกัดกระแสเนื่องจากโหลดมากเกินไป

ตรวจสอบการลัดวงจรของแหล่งจ่ายไฟก่อนเปิดเครื่อง

ก่อนที่จะจ่ายไฟให้กับแผงวงจรที่ไม่รู้จักหรือต้องสงสัย ให้วัดความต้านทานระหว่างรางจ่ายไฟแต่ละรางกับกราวด์ในขณะที่แผงวงจรยังไม่ได้จ่ายไฟ บนแผงวงจรส่วนใหญ่ คุณจะเห็นความต้านทานค่าหนึ่ง (โดยทั่วไป 10 kΩ ถึงหลาย MΩ) จากรางจ่ายไฟไปยังกราวด์เนื่องจากตัวต้านทานแบบดึงลงและอิมพีแดนซ์อินพุตของไอซี ค่าที่วัดได้ต่ำกว่าประมาณ 100 Ω จากรางจ่ายไฟไปยังกราวด์แสดงว่าเกิดการลัดวงจร ซึ่งควรตรวจสอบก่อนที่จะจ่ายไฟ ข้อยกเว้น: แผงวงจรที่มีความจุขนาดใหญ่ ในตอนแรกจะวัดได้ใกล้ศูนย์แล้วค่อยๆ เพิ่มขึ้นเมื่อตัวเก็บประจุชาร์จจากกระแสทดสอบของมัลติมิเตอร์ ซึ่งเป็นเรื่องปกติ

การทดสอบตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น (LDO regulators) มีขั้วต่อสามขั้ว ได้แก่ ขั้วอินพุต ขั้วเอาต์พุต และขั้วกราวด์/ปรับค่า เมื่อจ่ายไฟแล้ว ให้วัดแรงดันไฟฟ้าอินพุต (ควรสูงกว่าแรงดันตกคร่อมของตัวควบคุม) จากนั้นวัดแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต (ควรตรงกับแรงดันเอาต์พุตที่กำหนดของตัวควบคุม) ตัวควบคุมที่แสดงค่าอินพุตถูกต้องแต่ค่าเอาต์พุตไม่ถูกต้อง แสดงว่าเสียหรือต่อผิดวิธี ตัวควบคุมที่แสดงค่าเอาต์พุตถูกต้องเมื่อไม่มีโหลดแต่ค่าเอาต์พุตไม่ถูกต้องเมื่อมีโหลด แสดงว่ามีขนาดเล็กเกินไปสำหรับกระแสไฟฟ้าที่ต้องการ หรือเกิดการปิดการทำงานเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป

การวัดระลอกคลื่น

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและตัวแปลง DC-DC จะสร้างแรงดันเอาต์พุตเป็นระลอกคลื่น ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงกระแสสลับเล็กน้อยที่ซ้อนทับอยู่บนแรงดันเอาต์พุตกระแสตรง ระลอกคลื่นที่มากเกินไปบ่งชี้ว่าตัวเก็บประจุเอาต์พุตเสีย ตัวเหนี่ยวนำไม่ได้มาตรฐาน หรือมีปัญหาในวงจรป้อนกลับ ในการวัดระลอกคลื่น ให้ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ของคุณไปที่โหมดแรงดัน AC ในขณะที่แหล่งจ่ายไฟทำงาน โดยทั่วไประลอกคลื่นควรน้อยกว่า 1% ของแรงดันเอาต์พุตที่กำหนด สำหรับการวัดระลอกคลื่นที่แม่นยำยิ่งขึ้น ให้ใช้ออสซิลโลสโคปที่ตั้งค่าเป็น AC coupling โดยตั้งค่าฐานเวลาให้บันทึกหลายรอบการสวิตช์

---

ขั้นตอนที่ 3: การทดสอบความต่อเนื่อง — การตรวจสอบวงจรเปิดและจุดเชื่อมต่อที่ชำรุด

การทดสอบความต่อเนื่องเป็นการตรวจสอบว่า มีเส้นทางนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างสองจุดที่ควรเชื่อมต่อกันหรือไม่ โหมดการทดสอบความต่อเนื่องของมัลติมิเตอร์จะส่งกระแสทดสอบเล็กน้อยผ่านวงจร และจะส่งเสียงบี๊บหากค่าความต้านทานต่ำกว่าเกณฑ์ (โดยทั่วไปอยู่ที่ 30–100 โอห์ม ขึ้นอยู่กับมิเตอร์) การทดสอบความต่อเนื่องเป็นวิธีการที่ถูกต้องสำหรับการตรวจสอบรอยบัดกรีที่ขาด รอยวงจรที่ชำรุด ฟิวส์ขาด และหน้าสัมผัสของขั้วต่อที่สงสัย

การทดสอบความต่อเนื่องของรอยเชื่อมบัดกรี

วางโพรบตัวหนึ่งบนขาของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และอีกตัวหนึ่งบนลายวงจรที่เชื่อมต่อกับแผ่นบัดกรีนั้น (ไม่ใช่บนแผ่นบัดกรีโดยตรง) หากรอยบัดกรีดี คุณจะได้ยินเสียงบี๊บทันที หากรอยบัดกรีเปิด คุณจะไม่ได้ยินเสียงบี๊บแม้ว่าขาของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะดูเหมือนวางอยู่บนแผ่นบัดกรีก็ตาม สำหรับชิ้นส่วนแบบรูทะลุ ให้วัดขาของชิ้นส่วนที่ด้านบนและลายวงจรที่ตรงกันที่ด้านล่าง — รอยบัดกรีที่เปิดอยู่จะไม่มีความต่อเนื่องระหว่างกันแม้ว่าจะเสียบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เข้าไปแล้วก็ตาม

ติดตามร่องรอยที่ขาดหายไป

หากจุดใดจุดหนึ่งทดสอบแล้วพบว่าขาดการเชื่อมต่อ ทั้งๆ ที่ควรจะเชื่อมต่ออยู่ ให้ตรวจสอบการเชื่อมต่ออย่างเป็นระบบโดยใช้แผนผังวงจร เริ่มจากปลายด้านหนึ่งของเส้นทางที่สงสัย และตรวจสอบความต่อเนื่องไปยังจุดทดสอบระหว่างทางไปยังปลายอีกด้านหนึ่ง จุดที่ความต่อเนื่องขาดหายไปคือจุดที่สายไฟขาด เส้นทางใต้แผ่นวงจรอาจขาดโดยมองไม่เห็นที่จุดที่แผ่นวงจรโค้งงอ หากยืนยันการขาดทางไฟฟ้าแล้วแต่ไม่สามารถมองเห็นได้ ให้ค่อยๆ งอแผ่นวงจรในขณะที่ถือหัววัดไว้ที่ด้านใดด้านหนึ่งของตำแหน่งที่สงสัย การขาดเป็นช่วงๆ จะปรากฏและหายไปเมื่อแผ่นวงจรโค้งงอ

ตรวจสอบการลัดวงจรโดยไม่ตั้งใจ

การทดสอบความต่อเนื่องยังช่วยระบุจุดลัดวงจร ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อระหว่างจุดที่ควรแยกออกจากกัน สำหรับขาที่อยู่ติดกันบนไอซี ให้ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ไปที่โหมดความต้านทานแทนโหมดความต่อเนื่อง (เสียงบี๊บอาจดังขึ้นสำหรับเส้นทางที่มีความต้านทานไม่กี่ร้อยโอห์มซึ่งไม่ใช่จุดลัดวงจรที่แท้จริง) สำหรับแผ่นจ่ายไฟและแผ่นกราวด์ที่อยู่ติดกันบนขั้วต่อ ความต้านทานใดๆ ที่ต่ำกว่าไม่กี่กิโลโอห์มควรได้รับการตรวจสอบ

การทดสอบขั้วต่อและฟิวส์

ขั้วต่อเป็นจุดที่มักเกิดความเสียหายได้บ่อยจากการเสียบซ้ำๆ การปนเปื้อน หรือขาพินงอ ทดสอบขาพินแต่ละขาของขั้วต่อกับแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ตรงกันโดยใช้โหมดตรวจสอบความต่อเนื่อง สำหรับฟิวส์ ฟิวส์ที่ดีจะมีค่าความต้านทานใกล้ศูนย์ (มีเสียงบี๊บเมื่อทดสอบความต่อเนื่อง) ฟิวส์ที่ขาดจะมีค่าแสดงว่าวงจรเปิด ทดสอบฟิวส์ในวงจรโดยถอดแหล่งจ่ายไฟออกก่อนเพื่อหลีกเลี่ยงเส้นทางขนานที่อาจทำให้การอ่านค่าผิดพลาด

---

ขั้นตอนที่ 4: การทดสอบระดับชิ้นส่วน (ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด ทรานซิสเตอร์)

การทดสอบระดับส่วนประกอบช่วยระบุว่าส่วนประกอบใดเสียหาย ส่วนประกอบส่วนใหญ่สามารถทดสอบได้โดยไม่ต้องปิดไฟ แต่เส้นทางขนานในวงจรอาจส่งผลต่อค่าที่วัดได้ หากไม่แน่ใจ ให้ถอดปลายด้านหนึ่งของส่วนประกอบออกเพื่อแยกออกจากวงจรก่อนทำการวัด

ตัวต้านทาน

ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ไปที่โหมดวัดความต้านทาน โดยถอดปลั๊กไฟออกจากแผงวงจรแล้ว วัดความต้านทานคร่อมตัวต้านทาน ตัวต้านทานที่ดีจะมีค่าการวัดอยู่ในช่วง ±5% ของค่าที่ระบุไว้ (สำหรับชิ้นส่วนมาตรฐานที่มีความคลาดเคลื่อน 5%) หรือ ±1% สำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง ค่าที่วัดได้สูงกว่าค่าที่ระบุไว้มาก แสดงว่าวงจรเปิดบางส่วน – ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น ซึ่งมักเกิดขึ้นในตัวต้านทานแบบขดลวดกำลังสูงหลังจากโอเวอร์โหลด ค่าที่วัดได้เป็นศูนย์แสดงว่าวงจรลัด ค่าที่วัดได้เป็นอนันต์ (วงจรเปิด) แสดงว่าตัวต้านทานเสียหายโดยสมบูรณ์ มักเกิดจากความร้อนสูงเกินไป

ข้อควรระวัง: การวัดค่าความต้านทานในวงจรอาจได้รับผลกระทบจากเส้นทางขนานผ่านส่วนประกอบอื่นๆ หากค่าที่อ่านได้ดูผิดปกติ ให้ตรวจสอบแผนผังวงจรเพื่อหาชิ้นส่วนที่ขนานกันก่อนที่จะสรุปว่าตัวต้านทานเสีย

ตัวเก็บประจุ

การวัดค่าความจุด้วยมัลติมิเตอร์อย่างง่ายมักไม่เพียงพอสำหรับการวินิจฉัยความเสียหายของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุเสียหายโดยส่วนใหญ่เกิดจากค่า ESR (ความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า) ที่เพิ่มขึ้น มากกว่าการสูญเสียค่าความจุ ตัวเก็บประจุที่มีค่า ESR มากกว่าปกติ 10 เท่า จะยังคงวัดค่าได้ใกล้เคียงกับค่าความจุที่ระบุไว้ แต่จะไม่สามารถกรองสัญญาณรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดอาการที่ดูเหมือนปัญหาของแหล่งจ่ายไฟ

วิธีการทดสอบ ESR: ให้ใช้เครื่องวัด ESR หรือเครื่องวัด LCR ​​ที่มีฟังก์ชันวัด ESR โดยเฉพาะ ควรคายประจุตัวเก็บประจุให้หมดก่อนทำการวัด สำหรับตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ชนิดรูทะลุ ค่า ESR ที่ต่ำกว่า 0.5 Ω ถือว่ายอมรับได้โดยทั่วไป ค่าที่สูงกว่า 1–2 Ω แสดงว่าตัวเก็บประจุมีปัญหา สำหรับการทดสอบด้วยมัลติมิเตอร์ในกรณีที่ไม่มีเครื่องวัด ESR: ให้ชาร์จตัวเก็บประจุจากแหล่งจ่ายไฟชั่วครู่ จากนั้นเปลี่ยนไปใช้โหมดวัดความต้านทานและสังเกตค่าที่อ่านได้ — ตัวเก็บประจุที่ดีจะแสดงค่าสูงแต่มีค่าจำกัด ซึ่งจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเมื่อตัวเก็บประจุคายประจุลงในมิเตอร์ ตัวเก็บประจุที่ลัดวงจรจะแสดงค่าใกล้ศูนย์ และตัวเก็บประจุที่วงจรเปิดจะแสดงค่าอนันต์ทันที

ไดโอดและไดโอดชอตต์กี

ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ไปที่โหมดทดสอบไดโอด วางโพรบสีแดงบนขั้วแอโนดและโพรบสีดำบนขั้วแคโทด ไดโอดซิลิคอนที่ดีจะมีแรงดันตกคร่อม 0.5–0.7 โวลต์ ไดโอดชอตต์กีจะมีแรงดันตกคร่อม 0.2–0.4 โวลต์ ค่าที่อ่านได้เป็นศูนย์แสดงว่าลัดวงจร (ไดโอดเสียเนื่องจากลัดวงจร ซึ่งมักเกิดขึ้นภายใต้แรงดันย้อนกลับ) ค่าที่อ่านได้เป็น OL (โอเวอร์โหลด) ในทั้งสองทิศทางแสดงว่าไดโอดขาด สำหรับการทดสอบไดโอดในวงจร โปรดทราบว่าส่วนประกอบที่ต่อขนานอาจส่งผลต่อค่าที่อ่านได้ — ค่าแรงดันตกคร่อมที่ต่ำกว่าค่าที่คาดไว้มากอาจบ่งชี้ถึงเส้นทางความต้านทานต่ำที่ต่อขนานกันมากกว่าไดโอดที่เสีย

ทรานซิสเตอร์ (BJT)

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์สามารถทดสอบได้โดยใช้ไดโอดสองตัวต่อกัน สำหรับทรานซิสเตอร์ NPN: โพรบสีแดงต่อกับฐาน โพรบสีดำต่อกับตัวปล่อย ควรแสดงแรงดันไปข้างหน้าประมาณ 0.6–0.7V; สีแดงต่อกับฐาน สีดำต่อกับตัวเก็บ ควรแสดงแรงดันประมาณ 0.6–0.7V เช่นกัน การต่อแบบอื่นๆ ควรแสดงค่าเปิด (OL) ค่าที่อ่านได้เป็นศูนย์ในการต่อแบบใดๆ ก็ตาม แสดงว่ามีการลัดวงจรระหว่างจุดเชื่อมต่อเหล่านั้น สำหรับ PNP ให้กลับขั้วโพรบ ทรานซิสเตอร์ที่ทดสอบได้ถูกต้องเมื่อต่อกับจุดเชื่อมต่อแต่ละจุด แต่ใช้งานไม่ได้ในวงจร อาจเกิดจากอัตราขยาย (hFE) ลดลง แทนที่จะเป็นความเสียหายที่จุดเชื่อมต่อ — ให้ใช้ซ็อกเก็ตทดสอบ hFE บนมัลติมิเตอร์หรือเครื่องทดสอบชิ้นส่วนเพื่อตรวจสอบอัตราขยาย

MOSFETs

การทดสอบ MOSFET ในวงจรทำได้ยากกว่า เนื่องจากความจุระหว่างเกตและเดรนอาจกักเก็บประจุไว้ ซึ่งส่งผลต่อการวัด เมื่อถอดแหล่งจ่ายไฟออกแล้ว ให้ลัดวงจรเกตกับซอร์สเพื่อคายประจุที่สะสมไว้ จากนั้นวัดความต้านทานระหว่างเดรนกับซอร์ส: ค่าที่ได้ควรสูงมาก (ระดับเมกะโอห์ม) สำหรับ FET ชนิด N-channel ที่มี VGS = 0 จ่ายแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย (โดยทั่วไป 5V) จากแหล่งจ่ายไฟบนโต๊ะไปยังเกต แล้วตรวจสอบความต้านทานระหว่างเดรนกับซอร์สอีกครั้ง — ค่าที่ได้ควรลดลงอย่างมาก MOSFET ที่แสดงความต้านทานระหว่างเดรนกับซอร์สต่ำเมื่อลัดวงจรเกตกับซอร์ส แสดงว่าเกิดการลัดวงจรล้มเหลว MOSFET ที่ไม่สามารถเปิดใช้งานได้เมื่อจ่าย VGS แสดงว่าเกตเปิดอยู่หรือแรงดันเกณฑ์ลดลง

---

ขั้นตอนที่ 5: การทดสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณด้วยออสซิลโลสโคป

ออสซิลโลสโคปเป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการทดสอบแผงวงจรใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา เช่น สัญญาณนาฬิกา บัสข้อมูลดิจิทัล เอาต์พุต PWM สัญญาณเซ็นเซอร์อนาล็อก และรูปคลื่นการสวิตช์ของแหล่งจ่ายไฟ การอ่านค่าแรงดันไฟฟ้า DC หรือ AC จากมัลติมิเตอร์ไม่สามารถแสดงรูปร่างของสัญญาณ จังหวะเวลา สัญญาณรบกวน หรือเนื้อหาของโปรโตคอลได้

สัญญาณรบกวนและคลื่นกระเพื่อมของแหล่งจ่ายไฟ

เชื่อมต่อโพรบของออสซิลโลสโคปเข้ากับรางจ่ายไฟที่มีการเปิดใช้งานการเชื่อมต่อแบบ AC ตั้งค่ามาตราส่วนแนวตั้งเป็น 50–100 mV/division ตั้งค่าฐานเวลาเพื่อบันทึกรอบการสวิตช์ของแหล่งจ่ายไฟหลายรอบ (สำหรับความถี่การสวิตช์ 100 kHz ให้ตั้งค่าประมาณ 2–5 µs/division) เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟที่ดีควรแสดงค่าริปเปิลต่ำกว่า 1% ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับวงจรดิจิทัล และต่ำกว่า 0.1% สำหรับวงจรอนาล็อกที่มีความแม่นยำสูง ริปเปิลที่มากเกินไปและเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสโหลดสูงขึ้นแสดงว่าตัวเก็บประจุเอาต์พุตทำงานผิดปกติ สัญญาณรบกวนความถี่สูงที่ไม่เกี่ยวข้องกับความถี่การสวิตช์อาจบ่งชี้ถึงการแยกสัญญาณที่ไม่ดีหรือปัญหาในการจัดวางวงจร

การตรวจสอบสัญญาณนาฬิกา

ออสซิลเลเตอร์คริสตัลและไอซีนาฬิกาสร้างสัญญาณอ้างอิงเวลาสำหรับวงจรดิจิทัลแบบซิงโครนัสทั้งหมด ตั้งค่าออสซิลโลสโคปให้ทริกเกอร์ที่สัญญาณนาฬิกา สัญญาณนาฬิกาที่ทำงานได้ปกติควรแสดงคลื่นสี่เหลี่ยมที่สะอาด (หรือคลื่นไซน์สำหรับเอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์คริสตัลก่อนบัฟเฟอร์) โดยมีเวลาเพิ่มขึ้นและลดลงที่เหมาะสมกับความถี่ของสัญญาณ สัญญาณนาฬิกาหายไป: คริสตัลอาจเสีย วงจรออสซิลเลเตอร์มีส่วนประกอบที่ผิดพลาด หรือความจุโหลดอยู่นอกข้อกำหนด สัญญาณนาฬิกาผิดเพี้ยน: อาจบ่งชี้ถึงความจุโหลดไม่ถูกต้อง คริสตัลเสีย หรือการโหลดมากเกินไปจากวงจรที่ขับเคลื่อน ตรวจสอบความถี่ของนาฬิกาเทียบกับหมายเลขชิ้นส่วนของคริสตัลหรือออสซิลเลเตอร์ที่ระบุไว้บนส่วนประกอบ

การทดสอบบัสการสื่อสารดิจิทัล

สำหรับ SPI, I2C, UART, CAN และบัสที่คล้ายกัน ออสซิลโลสโคปจะตรวจสอบว่ามีสัญญาณอยู่หรือไม่ และมีระดับแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องหรือไม่ หากมีฟังก์ชันถอดรหัสโปรโตคอล ให้ใช้ฟังก์ชันนี้: ฟังก์ชันนี้จะแสดงข้อมูลที่ถอดรหัสแล้วควบคู่ไปกับรูปคลื่น ทำให้คุณเห็นไม่เพียงแต่ว่ามีสัญญาณอยู่หรือไม่ แต่ยังเห็นว่ามีการส่งข้อมูลที่ถูกต้องหรือไม่ การตรวจสอบที่สำคัญสำหรับบัสแต่ละประเภท:

SPI: ตรวจสอบว่าสัญญาณเลือกชิป (Chip Select) เปลี่ยนเป็นสถานะต่ำระหว่างการส่งข้อมูล สัญญาณนาฬิกาทำงานและมีความถี่ที่ถูกต้อง สัญญาณ MOSI และ MISO สลับสถานะระหว่างการถ่ายโอนข้อมูล I2C: ตรวจสอบเงื่อนไขเริ่มต้น (SDA เปลี่ยนเป็นสถานะต่ำขณะที่ SCL อยู่ในสถานะสูง) ไบต์แอดเดรสถูกต้อง บิต ACK UART: ตรวจสอบอัตราการส่งข้อมูล (นับบิตต่อวินาที) การจัดเฟรมแบบ 8N1 หรือแบบอื่น สถานะสูงขณะไม่ได้ใช้งานถูกต้อง CAN: ตรวจสอบการส่งสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลบน CANH/CANL สถานะเด่น/สถานะด้อย โครงสร้างเฟรม

การทดสอบสัญญาณอนาล็อก

สำหรับสัญญาณอินพุตจากเซ็นเซอร์และขั้นตอนการประมวลผลแบบอนาล็อก ออสซิลโลสโคปจะตรวจสอบความแรงของสัญญาณ ความถี่ และตรวจสอบว่าไม่มีสัญญาณรบกวนที่อาจทำให้การแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลผิดพลาด การวัดที่สำคัญ ได้แก่ การตรวจสอบว่าสัญญาณครอบคลุมช่วงที่คาดหวังโดยไม่เกิดการตัด (clipping) ตรวจสอบระดับสัญญาณรบกวนพื้นฐาน (การเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในสัญญาณเมื่ออินพุตควรคงที่) และระบุการรบกวนเป็นระยะๆ ที่ความถี่การสลับของแหล่งจ่ายไฟที่ส่งผลต่อเส้นทางอนาล็อก

---

ขั้นตอนที่ 6: การทดสอบการทำงานและการตรวจสอบผลลัพธ์

การทดสอบการทำงานยืนยันว่าแผงวงจรทำงานตามหน้าที่ที่ตั้งใจไว้ได้อย่างถูกต้อง ไม่ใช่แค่เพียงว่าส่วนประกอบแต่ละชิ้นผ่านการทดสอบตามข้อกำหนด แต่ระบบโดยรวมยังให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องสำหรับอินพุตที่ทราบแล้ว นี่คือขั้นตอนสุดท้ายของการทดสอบ และเป็นขั้นตอนเดียวที่สามารถเปิดเผยความล้มเหลวในระดับระบบที่การทดสอบในระดับส่วนประกอบตรวจไม่พบ

การกำหนดข้อกำหนดการทดสอบ

ก่อนเริ่มการทดสอบการทำงาน คุณต้องรู้ว่าบอร์ดนั้นมีหน้าที่อะไร: รับอินพุตอะไรบ้าง ผลิตเอาต์พุตอะไรบ้าง เอาต์พุตที่ถูกต้องสำหรับแต่ละสถานะของอินพุตมีลักษณะอย่างไร และข้อกำหนดด้านเวลาเป็นอย่างไร สำหรับบอร์ดที่มีแผนผังวงจร ข้อมูลนี้จะมาจากคำอธิบายการทำงาน สำหรับบอร์ดที่ไม่มีเอกสาร การวิเคราะห์ย้อนกลับเพื่อหาหน้าที่การทำงานจากแผนผังวงจรและเอกสารข้อมูลส่วนประกอบเป็นสิ่งจำเป็นก่อนจึงจะสามารถทำการทดสอบการทำงานได้อย่างมีความหมาย

สิ่งเร้าขาเข้าและการวัดผลลัพธ์

ปฏิบัติตามเงื่อนไขอินพุตแต่ละอย่างที่บอร์ดได้รับการออกแบบมาให้รองรับ และตรวจสอบเอาต์พุตที่สอดคล้องกัน สำหรับบอร์ดควบคุมดิจิทัล: ป้อนสัญญาณอินพุตที่กำหนดไว้ และตรวจสอบว่าเอาต์พุตสลับอย่างถูกต้องและภายในเวลาที่กำหนด สำหรับบอร์ดประมวลผลอนาล็อก: ป้อนสัญญาณอินพุตที่ปรับเทียบแล้วจากเครื่องกำเนิดฟังก์ชัน และวัดเอาต์พุตด้วยออสซิลโลสโคปเพื่อตรวจสอบอัตราขยาย การตอบสนองความถี่ และประสิทธิภาพด้านสัญญาณรบกวน สำหรับบอร์ดแหล่งจ่ายไฟ: ป้อนแรงดันไฟฟ้าและโหลดอินพุตที่กำหนด จากนั้นตรวจสอบการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตในช่วงโหลดเต็มช่วง ตั้งแต่ไม่มีโหลดจนถึงกระแสสูงสุดที่กำหนด

การทดสอบเงื่อนไขขอบเขต

ควรทดสอบที่ขอบเขตของช่วงการทำงานที่กำหนด ไม่ใช่แค่ที่สภาวะปกติเท่านั้น แผงวงจรที่ทำงานได้อย่างถูกต้องที่อุณหภูมิห้อง 25°C อาจทำงานผิดพลาดที่อุณหภูมิการทำงาน 70°C หรือที่ช่วงแรงดันไฟฟ้าต่ำสุด การทดสอบที่ขอบเขตมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแผงวงจรที่ส่งคืนจากการใช้งานภาคสนามที่มีปัญหาเป็นระยะๆ ซึ่งไม่เกิดขึ้นซ้ำที่อุณหภูมิห้อง

การทดสอบการทำงานอัตโนมัติ (แบบใช้ตะปู)

สำหรับการทดสอบในปริมาณการผลิต การตรวจสอบด้วยมือจะถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์จับยึดแบบ "เตียงตะปู" ซึ่งเป็นอุปกรณ์จับยึดแบบพิเศษที่มีหมุดสปริงที่สัมผัสกับจุดทดสอบบนพื้นผิวของแผงวงจรพร้อมกัน จากนั้นโปรแกรมทดสอบจะทำการกระตุ้นและตรวจสอบการตอบสนองโดยอัตโนมัติ ตรวจสอบจุดทดสอบทุกจุดตามข้อกำหนดภายในไม่กี่วินาที วิธีการนี้เป็นวิธีการที่โรงงานประกอบแผงวงจรพิมพ์ระดับมืออาชีพใช้สำหรับการทดสอบการผลิต ซึ่งให้ความครอบคลุมที่สมบูรณ์และบันทึกผลการผ่าน/ไม่ผ่านสำหรับแผงวงจรทุกแผ่นในสายการผลิต

---

สาเหตุความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และวิธีการระบุสาเหตุเหล่านั้น

การทำความเข้าใจโหมดความล้มเหลวของแผงวงจรที่พบบ่อยที่สุดจะช่วยให้คุณจัดลำดับความสำคัญของการทดสอบที่ควรดำเนินการก่อน โหมดความล้มเหลวที่แตกต่างกันจะแสดงอาการที่แตกต่างกัน และการกำหนดเป้าหมายการทดสอบตามอาการที่สังเกตได้จะช่วยประหยัดเวลาในการวินิจฉัยได้อย่างมาก

---

โรงงานผลิต PCB มืออาชีพทดสอบแผงวงจรอย่างไร

การทำความเข้าใจว่าโรงงานประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ระดับมืออาชีพทำการทดสอบแผงวงจรอย่างไร จะช่วยให้เข้าใจมาตรฐานการทดสอบที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ต้องปฏิบัติตาม และอธิบายถึงเอกสารการทดสอบที่คุณควรขอเมื่อจัดหาแผงวงจรพิมพ์จากแหล่งจำหน่ายเชิงพาณิชย์

การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (AOI)

ระบบ AOI จะบันทึกภาพความละเอียดสูงของแผงวงจรที่ประกอบเสร็จแล้ว และเปรียบเทียบกับภาพอ้างอิงที่สร้างจากข้อมูล CAD ระบบจะระบุความแตกต่าง เช่น ชิ้นส่วนที่วางผิดตำแหน่ง ชิ้นส่วนที่ไม่ถูกต้อง ชิ้นส่วนที่หายไป สะพานบัดกรี ขาชิ้นส่วนที่ยกขึ้น และการบัดกรีที่ไม่เพียงพอ ระบบ AOI ที่ทันสมัยจะตรวจสอบการวางตำแหน่งชิ้นส่วนแบบ 2 มิติ และรูปทรงเรขาคณิตของข้อต่อบัดกรีแบบ 3 มิติ โดยใช้แสงโครงสร้างหรือการวัดความสูงด้วยเลเซอร์ การตรวจสอบ AOI จะดำเนินการทันทีหลังจากบัดกรีเสร็จแล้ว และตรวจจับข้อบกพร่องในการวางตำแหน่งและการบัดกรีในขั้นตอนที่การแก้ไขทำได้ง่ายและประหยัดค่าใช้จ่าย

การทดสอบในวงจร (ICT)

ICT ใช้เครื่องมือวัดแบบ "เตียงตะปู" เพื่อตรวจสอบทางไฟฟ้าทุกจุดที่เข้าถึงได้บนแผงวงจรพร้อมกัน โปรแกรมทดสอบจะตรวจสอบว่าส่วนประกอบแต่ละชิ้นมีอยู่จริง อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง และอยู่ในค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนด ICT สามารถวัดค่าความต้านทาน ความจุ ความเหนี่ยวนำ แรงดันรอยต่อไดโอด และอัตราขยายของทรานซิสเตอร์สำหรับส่วนประกอบแต่ละชิ้นในขณะที่ยังคงอยู่ในวงจร สามารถตรวจจับการขาดหายไปของส่วนประกอบ ค่าที่ไม่ถูกต้อง ขั้วกลับด้าน และข้อบกพร่องในการบัดกรีบางอย่างได้ แต่ต้องใช้อุปกรณ์ทดสอบและโปรแกรมทดสอบเฉพาะที่ต้องพัฒนาขึ้นสำหรับแต่ละการออกแบบแผงวงจร

ทดสอบการบินด้วยโพรบ

เครื่องทดสอบแบบ Flying probe ใช้หัววัดที่ควบคุมด้วยหุ่นยนต์ซึ่งเคลื่อนที่ไปทั่วพื้นผิวของแผงวงจร ทำให้เกิดการสัมผัสทางไฟฟ้ากับจุดทดสอบแต่ละจุดตามลำดับ ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวยึดแบบพิเศษ – เส้นทางของหัววัดจะถูกตั้งโปรแกรมจากเน็ตลิสต์ของแผงวงจร การทดสอบแบบ Flying probe เป็นมาตรฐานสำหรับต้นแบบและการผลิตในปริมาณน้อยถึงปานกลางที่ไม่สามารถคุ้มค่ากับต้นทุนของตัวยึดได้ วิธีนี้ตรวจสอบความต่อเนื่องและการลัดวงจรทั่วทั้งเน็ตลิสต์ของแผงวงจร แม้ว่าจะช้ากว่า ICT ก็ตาม

การตรวจเอ็กซ์เรย์

การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแพ็คเกจ BGA (ball grid array) และส่วนประกอบอื่นๆ ที่ข้อต่อบัดกรีซ่อนอยู่ใต้ตัวส่วนประกอบและไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยหัววัดพื้นผิวใดๆ การถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์จะเผยให้เห็นขนาด รูปร่าง และตำแหน่งของลูกบัดกรี ระบุช่องว่างในบัดกรี และตรวจจับสะพานเชื่อมระหว่างลูกบัดกรีที่อยู่ติดกัน รังสีเอกซ์ 3 มิติ (เอกซเรย์คอมพิวเตอร์) ให้ภาพตัดขวางผ่านแผงวงจร ทำให้สามารถตรวจสอบ vias ที่ฝังอยู่และจุดเชื่อมต่อชั้นภายในได้

การทดสอบการทำงาน

หลังจากการทดสอบระดับการประกอบแล้ว แผงวงจรจะได้รับการทดสอบวงจรการทำงานเพื่อตรวจสอบการทำงานแบบครบวงจร แผงวงจรจะได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟในการผลิต และโปรแกรมทดสอบจะทดสอบฟังก์ชัน I/O อินเทอร์เฟซการสื่อสาร และโหมดการทำงานทั้งหมดที่กำหนดไว้ในข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ การทดสอบการทำงานจะตรวจจับความล้มเหลวระดับระบบที่การทดสอบระดับส่วนประกอบตรวจไม่พบ เช่น ข้อบกพร่องของเฟิร์มแวร์ ความล้มเหลวของระยะเวลา และปัญหาการรวมระบบย่อย ที่ Highleap Electronics เราให้บริการทดสอบการทำงานเป็นส่วนหนึ่งของบริการ PCBA แบบครบวงจรโดยใช้ข้อกำหนดการทดสอบและเฟิร์มแวร์ที่ลูกค้าจัดหาให้

---

คำถามที่พบบ่อย (FAQs)

คุณจะทดสอบแผงวงจรด้วยมัลติมิเตอร์ได้อย่างไร?

การทดสอบแผงวงจรด้วยมัลติมิเตอร์มีลำดับดังนี้: (1) ในขณะที่แผงวงจรยังไม่ได้จ่ายไฟ ให้ตรวจสอบความต้านทานระหว่างรางจ่ายไฟแต่ละรางกับกราวด์ — ค่าที่ต่ำกว่า 100 Ω แสดงว่ามีการลัดวงจร (2) จ่ายไฟและวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่รางจ่ายไฟแต่ละราง — เปรียบเทียบกับข้อกำหนดการออกแบบ (โดยทั่วไปคือ 3.3V, 5V หรือ 12V ±5%) (3) ใช้โหมดความต่อเนื่องเพื่อตรวจสอบร่องรอยที่สงสัยว่าขาดหรือข้อต่อบัดกรีที่ล้มเหลว — เสียงบี๊บแสดงว่าการเชื่อมต่อยังคงสมบูรณ์ (4) ในโหมดไดโอด ให้ทดสอบไดโอดและจุดเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์แต่ละตัว (5) ในโหมดความต้านทานในขณะที่ปิดไฟ ให้ตรวจสอบตัวต้านทานแต่ละตัวเทียบกับค่าที่ระบุไว้ มัลติมิเตอร์สามารถจัดการขั้นตอนที่ 1–4 ของการทดสอบแผงวงจรทั้งหมดได้ นอกจากนี้ยังต้องใช้ออสซิลโลสโคปสำหรับการทดสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณ

ขั้นตอนแรกในการทดสอบแผงวงจรคืออะไร?

ขั้นตอนแรกคือการตรวจสอบด้วยสายตาเสมอ — ก่อนที่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ใดๆ หรือจ่ายไฟ ตรวจสอบแผงวงจรภายใต้แสงสว่างที่ดีและการใช้แว่นขยายเพื่อหา: บริเวณที่ไหม้หรือเปลี่ยนสี ตัวเก็บประจุบวมหรือรั่ว การเชื่อมต่อตะกั่วระหว่างขาที่อยู่ติดกัน ข้อต่อตะกั่วที่เย็นหรือหมองคล้ำ แผ่นรองชิ้นส่วนที่ยกตัวขึ้น และร่องรอยหรือชิ้นส่วนที่แตก การตรวจสอบด้วยสายตาไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ใดๆ และสามารถระบุความล้มเหลวได้เป็นจำนวนมากโดยไม่ต้องเสี่ยงต่อการจ่ายไฟให้กับแผงวงจรที่มีการลัดวงจร

คุณจะทดสอบแผงวงจรว่ามีการลัดวงจรได้อย่างไร?

วิธีตรวจสอบการลัดวงจร: ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ไปที่โหมดวัดความต้านทานหรือโหมดวัดความต่อเนื่อง โดยที่แผงวงจรไม่มีไฟเลี้ยง วัดค่าความต้านทานระหว่างรางจ่ายไฟแต่ละรางกับกราวด์ ค่าที่ได้ต่ำกว่า 100 โอห์ม แสดงว่าอาจมีการลัดวงจร เพื่อหาตำแหน่งของชิ้นส่วนที่ลัดวงจร ให้จ่ายไฟให้กับแผงวงจรจากแหล่งจ่ายไฟแบบจำกัดกระแสไฟที่ตั้งค่าไว้ที่ไม่กี่ร้อยมิลลิแอมป์ ชิ้นส่วนที่ลัดวงจรจะร้อนขึ้นเล็กน้อยจากกระแสไฟลัดวงจร ใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนหรือสัมผัสเบาๆ เพื่อระบุว่าชิ้นส่วนใดร้อนขึ้น หรืออีกวิธีหนึ่งคือ ถอดชิ้นส่วนต่างๆ ของแผงวงจรอย่างเป็นระบบ (โดยการถอดไอซี ขั้วต่อ หรือตัด/ยกแผ่นวงจร) จนกว่าการลัดวงจรจะหายไป เพื่อระบุว่าส่วนใดของแผงวงจรมีข้อผิดพลาด

แผงวงจรที่เสียมีลักษณะอย่างไร?

สัญญาณที่มองเห็นได้ของแผงวงจรที่เสียหาย ได้แก่: รอยไหม้สีน้ำตาลหรือดำบนพื้นผิวแผงวงจรใกล้กับชิ้นส่วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับชิ้นส่วนกำลังสูง; ตัวเก็บประจุที่มีส่วนบนนูนหรือโป่งออกมาแทนที่จะเป็นส่วนบนเรียบ; คราบผลึกสีขาวหรือน้ำตาลบนพื้นผิว (สัญญาณของการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์); การกัดกร่อนสีเขียวบนลายทองแดงหรือแผ่นทองแดง (ความชื้นเข้าไป); ตัวชิ้นส่วนที่แตกซึ่งมองเห็นได้ภายใต้การขยาย; รอยบัดกรีที่ด้านและเป็นเม็ดแทนที่จะเรียบเนียนเป็นมันเงา; ช่องว่างระหว่างขาของชิ้นส่วนและแผ่นทองแดงที่บ่งบอกถึงแผ่นทองแดงที่ยกตัวขึ้นหรือการบัดกรีไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม ความเสียหายบางอย่างอาจมองไม่เห็นได้ — แผงวงจรอาจดูสมบูรณ์แบบแต่ก็อาจมีไอซีที่เสีย วงจรภายในที่เสียหายบนแผงวงจรหลายชั้น หรือความผิดพลาดด้านเวลาที่ละเอียดอ่อน

คุณสามารถทดสอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) โดยไม่ต้องจ่ายไฟได้หรือไม่?

ใช่ครับ และสำหรับบอร์ดที่ไม่รู้จักหรือมีข้อสงสัย แนะนำให้ทดสอบก่อนเปิดเครื่อง ขณะที่บอร์ดไม่ได้เปิดเครื่อง คุณสามารถทำการตรวจสอบต่างๆ ได้ดังนี้: ตรวจสอบด้วยสายตา, วัดค่าความต้านทานระหว่างรางจ่ายไฟและกราวด์ (เพื่อตรวจจับการลัดวงจร), ทดสอบความต่อเนื่องของลายวงจรและการเชื่อมต่อ และวัดค่าระดับส่วนประกอบ (ค่าความต้านทาน, แรงดันตกคร่อมไดโอด, พฤติกรรมการชาร์จ/คายประจุของตัวเก็บประจุ) การทดสอบเหล่านี้จะตรวจจับโหมดความล้มเหลวที่จะทำให้เกิดความเสียหายทันทีเมื่อเปิดเครื่อง เช่น รางจ่ายไฟลัดวงจร ฟิวส์ขาด การเชื่อมต่อขาดกับส่วนประกอบสำคัญในการสตาร์ทเครื่อง ควรเปิดเครื่องหลังจากผ่านการทดสอบเหล่านี้แล้วเท่านั้น โดยควรใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีกระแสไฟจำกัด

คุณจะทดสอบความต่อเนื่องของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้อย่างไร?

ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ไปที่โหมดตรวจสอบความต่อเนื่อง (โดยปกติจะแสดงด้วยสัญลักษณ์ไดโอดหรือไอคอนลำโพง) แตะโพรบหนึ่งตัวที่ปลายด้านหนึ่งของจุดเชื่อมต่อที่คุณต้องการทดสอบ และอีกโพรบหนึ่งที่ปลายอีกด้านหนึ่ง เสียงบี๊บแสดงว่ามีความต่อเนื่อง — จุดเชื่อมต่อมีความต้านทานต่ำกว่าเกณฑ์ของมิเตอร์ ซึ่งโดยทั่วไปคือ 30–100 โอห์ม หากไม่มีเสียงบี๊บแสดงว่าวงจรเปิด สำหรับการทดสอบความต่อเนื่องของข้อต่อบัดกรีโดยเฉพาะ: ให้วัดโพรบที่ขาของชิ้นส่วนด้านหนึ่งของข้อต่อและที่ลายวงจรอีกด้านหนึ่ง สำหรับการทดสอบลายวงจร: ให้วัดโพรบที่ปลายแต่ละด้านของลายวงจร หากคุณต้องการค่าความต้านทานเฉพาะ (เช่น สำหรับตัวต้านทาน) ให้ใช้โหมดความต้านทานแทนโหมดความต่อเนื่องเพื่อให้ได้การวัดที่ให้ข้อมูลมากขึ้น

การทดสอบ ICT และการทดสอบการทำงานสำหรับ PCB แตกต่างกันอย่างไร?

การทดสอบในวงจร (ICT) ใช้เครื่องมือวัดแบบแท่งเพื่อวัดค่าของแต่ละส่วนประกอบและตรวจสอบการเชื่อมต่อในเน็ตลิสต์ขณะที่แผงวงจรไม่มีไฟเลี้ยงหรือมีไฟเลี้ยงเพียงบางส่วน วิธีนี้จะตรวจจับส่วนประกอบที่ผิดพลาดหรือขาดหายไป ข้อบกพร่องในการบัดกรี และการเชื่อมต่อที่เปิดหรือลัดวงจร ส่วนการทดสอบการทำงานจะจ่ายไฟและกระตุ้นวงจรให้กับแผงวงจรและตรวจสอบการทำงานแบบครบวงจร เป็นการยืนยันว่าแผงวงจรทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้ ไม่ใช่แค่ตรวจสอบว่ามีส่วนประกอบครบทุกชิ้น ICT ตรวจจับข้อบกพร่องจากการผลิต ส่วนการทดสอบการทำงานตรวจจับข้อผิดพลาดในการออกแบบ ปัญหาเฟิร์มแวร์ และความล้มเหลวในการรวมระบบ ซึ่งการตรวจสอบส่วนประกอบแต่ละชิ้นไม่สามารถตรวจจับได้ โดยทั่วไปแล้วทั้งสองวิธีมีความจำเป็นสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ระดับการผลิต