В области высокоскоростного и высокоточного электронного производства электронные игольчатые тестовые адаптеры выступают в роли хранителей качества печатных плат, микросхем и модулей. По мере того, как расстояние между выводами компонентов становится все меньше, а сложность тестирования возрастает, требования к точности и надежности тестирования достигают беспрецедентных высот. В этой революции в области прецизионных измерений микрошаговые двигатели играют незаменимую роль в качестве «точных мышц». В этой статье мы подробно рассмотрим, как этот крошечный силовой элемент точно работает в электронных игольчатых тестовых адаптерах, выводя современное электронное тестирование на новый уровень.
一.Введение: Когда требуется точность измерений на уровне микронов
Традиционные методы тестирования стали неэффективными для современных микрошаговых корпусов BGA, QFP и CSP. Основная задача электронного игольчатого тестового адаптера — управлять десятками или даже тысячами тестовых щупов для установления надежных физических и электрических соединений с контрольными точками на тестируемом устройстве. Любое незначительное смещение, неравномерное давление или нестабильный контакт могут привести к сбою теста, ошибочным выводам или даже повреждению изделия. Микрошаговые двигатели с их уникальным цифровым управлением и высокой точностью стали идеальным решением для преодоления этих проблем.
一.Основной принцип работы микрошагового двигателя в адаптере
Работа микрошагового двигателя в электронном адаптере для проверки иглы представляет собой не простое вращение, а серию точных и контролируемых скоординированных движений. Этот процесс можно разбить на следующие основные этапы:
1. Точное выравнивание и первоначальное позиционирование.
Рабочий процесс:
Инструкции по получению:Главный компьютер (тестовый компьютер) отправляет координаты тестируемого компонента на плату управления движением, которая преобразует их в последовательность импульсных сигналов.
Движение с преобразованием импульсов:Эти импульсные сигналы передаются на драйвер микрошагового двигателя. Каждый импульсный сигнал приводит вал двигателя во вращение на фиксированный угол – «угол шага». Благодаря передовой технологии микрошагового управления, полный угол шага может быть разбит на 256 или даже более микрошагов, что позволяет достичь управления перемещением на микрометровом или даже субмикрометровом уровне.
Позиционирование при исполнении:Двигатель, посредством механизмов передачи, таких как прецизионные ходовые винты или зубчатые ремни, приводит в движение каретку с измерительными щупами, перемещая ее в плоскостях X и Y. Система точно перемещает массив щупов в положение непосредственно над проверяемой точкой, посылая определенное количество импульсов.
2. Контролируемое сжатие и управление давлением.
Рабочий процесс:
Приближение по оси Z:После завершения позиционирования плоскости запускается микрошаговый двигатель, отвечающий за перемещение по оси Z. Он получает команды и приводит в движение всю измерительную головку или отдельный модуль датчика, перемещая их вертикально вниз вдоль оси Z.
Точное управление перемещением:Двигатель плавно и с микрошагами нажимает на контакт, точно контролируя ход прижимного механизма. Это крайне важно, поскольку слишком короткий ход может привести к плохому контакту, а слишком длинный — к чрезмерному сжатию пружины прижимного щупа, что вызовет избыточное давление и повреждение контактной площадки.
Поддержание крутящего момента для сохранения давления:Когда зонд достигает заданной глубины контакта с контрольной точкой, микрошаговый двигатель останавливается. В этот момент двигатель, обладающий высоким удерживающим моментом, надежно фиксируется на месте, поддерживая постоянное и надежное усилие прижима без необходимости постоянного электропитания. Это обеспечивает стабильность электрического соединения на протяжении всего цикла тестирования. Особенно при тестировании высокочастотных сигналов стабильный механический контакт является основой целостности сигнала.
3. Многоточечное сканирование и тестирование сложных траекторий.
Рабочий процесс:
Для сложных печатных плат, требующих тестирования компонентов в нескольких различных областях или на разной высоте, адаптеры объединяют несколько микрошаговых двигателей для формирования многоосевой системы перемещения.
Система координирует движение различных двигателей в соответствии с предварительно запрограммированной последовательностью испытаний. Например, сначала тестируется зона А, затем двигатели XY перемещаются скоординированно, чтобы переместить массив датчиков в зону В, а двигатель оси Z снова нажимает для проведения испытаний. Этот режим «летных испытаний» значительно повышает эффективность тестирования.
На протяжении всего процесса функция запоминания точного положения двигателя обеспечивает повторяемость точности позиционирования при каждом перемещении, исключая накопление ошибок.
一.Почему стоит выбрать микрошаговые двигатели? – Преимущества, лежащие в основе их работы.
Указанный выше точный механизм работы обусловлен техническими характеристиками самого микрошагового двигателя:
Цифровизация и синхронизация импульсов:Положение двигателя строго синхронизировано с количеством входных импульсов, что обеспечивает бесшовную интеграцию с компьютерами и ПЛК для полностью цифрового управления. Это идеальный выбор для автоматизированного тестирования.
Накопительной ошибки нет:В условиях отсутствия перегрузки погрешность шага шагового двигателя не накапливается постепенно. Точность каждого движения зависит исключительно от собственных характеристик двигателя и драйвера, что обеспечивает надежность при длительных испытаниях.
Компактная конструкция и высокая удельная крутящая способность:Миниатюрная конструкция позволяет легко встраивать его в компактные испытательные приспособления, обеспечивая при этом достаточный крутящий момент для привода массива датчиков, что позволяет достичь идеального баланса между производительностью и размером.
一.Решение проблем: Технологии для оптимизации эффективности работы
Несмотря на свои значительные преимущества, в практических приложениях микрошаговые двигатели также сталкиваются с такими проблемами, как резонанс, вибрация и потенциальная потеря шага. Для обеспечения их безупречной работы в электронных адаптерах для проверки игл в отрасли были внедрены следующие методы оптимизации:
Подробное описание применения технологии микрошагового управления:Благодаря микрошаговому режиму улучшается не только разрешение, но, что более важно, сглаживается движение двигателя, что значительно снижает вибрацию и шум при ползучести на низких скоростях, делая контакт щупа более податливым.
Введение в систему управления с обратной связью:В некоторых сверхтребовательных приложениях к микрошаговым двигателям добавляются энкодеры для формирования системы управления с обратной связью. Система отслеживает фактическое положение двигателя в реальном времени, и при обнаружении рассинхронизации (из-за чрезмерного сопротивления или других причин) немедленно корректирует его, сочетая надежность разомкнутой системы управления с гарантией безопасности замкнутой системы.
一.Заключение
В заключение, работа микрошаговых двигателей в электронных адаптерах для тестирования игл служит прекрасным примером преобразования цифровых инструкций в точные движения в физическом мире. Выполняя ряд точно управляемых действий, включая прием импульсов, микрошаговые движения и поддержание положения, они решают важные задачи точного выравнивания, контролируемого нажатия и сложного сканирования. Это не только ключевой исполнительный компонент для автоматизации тестирования, но и основной двигатель для повышения точности, надежности и эффективности тестирования. По мере дальнейшего развития электронных компонентов в направлении миниатюризации и высокой плотности, технология микрошаговых двигателей, особенно технология микрошагового управления и управления с обратной связью, будет и дальше выводить электронные технологии тестирования на новый уровень.
Дата публикации: 26 ноября 2025 г.