پوگو پین و تست پوینت و کاربرد های آن

پوگو پین نسل جدید کانکتور ها می باشد که امروزه در دیوایس های مدرن استفاده گسترده ای دارد.

با پیشرفت علم و فناوری، هرروزه مصرف‌کنندگان نه تنها به خرید و استفاده از محصولات الکترونیکی چند کاربردی مشتاق‌تر می‌شوند، بلکه ویژگی‌هایی مانند ظاهر مدرن و ابعاد کوچک و نازک‌تر در این محصولات از جذابیت بیشتری برخوردار هستند. مزایای منحصربه‌فرد کانکتور پوگو پین این امکان را به طراحان صنعتی می‌دهد تا چالش ابعاد کوچک محصول و استاندارد کانکتورها را حل کنند.

عملکرد بهینه و بی‌نقص کانکتورهای پوگو پین راه‌حل‌های به‌صرفه و ارزان‌تری در فناوری اتصال در مقایسه با کانکتورهای سنتی ارائه کرده است. طراحان صنعتی و مهندسان هرروزه بیشتر و بیشتر با این محصول آشنا شده و از قابلیت‌های آن در طراحی‌های خود بهره می‌گیرند. در بسیاری از زمینه‌های رده‌بالای صنایع و محصولات، پوگو پین‌ها به‌سرعت در حال بلعیدن و جایگزینی بازار سنتی اتصال‌دهنده‌ها و کانکتورهای مرسوم هستند و به یکی از جریان‌های اصلی بازار فناوری تبدیل‌شده‌اند. اگر از علاقه‌مندان محصولات مک‌بوک شرکت اپل و یا دیگر محصولات کامپیوتری و ارتباطی هستید، بهتر است بدانید در محصولات این شرکت‌ها از پوگو پین‌ها برای برقراری اتصالات در لپ‌تاپ برای مثال در اتصال منبع تغذیه، کانکتور هدست و … استفاده‌شده است.   

 

علاوه بر کاربرد این تکنولوژی در سطح استفاده کاربر نهایی (User End Devices) که گفته شد، این پروب ها استفاده وسیعی در ساخت دستگاه‌های تستر بردهای الکترونیکی در خط تولید و بخش بررسی کیفیت (QC) در کارخانه‌ها و واحدهای تولیدی دارند که با بهره‌گیری از اتصالات Test Point و یک سازه مکانیکی دقیق، باعث می‌شود راندمان یا بهره‌وری خط تولید به‌شدت افزایش‌یافته و مزایایی چون سرعت بیشتر، دقت تست بالاتر و قابلیت اطمینان بیشتری را در خطوط تولید و تست ادوات الکترونیکی به ارمغان آورد. شایان‌ذکر است یکی از چالش‌های اساسی مراحل تولید، مرحله تست کیفیت و تشخیص بردها یا محصولات معیوب برای خروج از خط تولید و فروش است.

دستگاه‌های Jig Tester با بهره‌گیری و استفاده از انواع Test Point ها چه به‌صورت پروب های متحرک و چه پروب های ثابت، باعث افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه تمام‌شده محصول، شامل هزینه‌های سخت‌افزاری و خصوصاً هزینه‌های نیروی انسانی و خدمات پس از فروش شده است.

در ادامه به تعریف و ساختار Pogo Pin ها و Test Point ها می‌پردازیم و از کاربردهای این ابزار دقیق در صنعت و مزایای آن صحبت می‌کنیم.

پوگو پین چیست؟

پوگو پین و Test Point ها که با نام‌های Spring-Loaded Pin و Spring-Loaded Connectors هم شناخته می‌شوند، کانکتورهای الکتریکی هستند که مصرف گسترده و همین‌طور روزافزونی در صنایع الکتریکی دارند. دلیل اصلی استفاده از پوگو پین ها بهبود اتصال الکتریکی و تبادل جریان و همچنین تحمل شوک‌های مکانیکی یا لرزشی است. علاوه بر این، طراحی فنر در کانکتور، الاستیسیته پایدار و افزایش عمر محصول در سایر زمینه‌ها را نیز تضمین می‌کند. به دلیل هرچه کوچکتر شدن ادوات الکترونیکی و با توجه روزافزون طراحان، به ارائه طراحی‌هایی با بیشترین صرفه‌جویی در فضا، Pogo Pin ها کاربرد گسترده‌ای در اکثر ابزار و گجت های الکترونیکی پیرامون ما دارند.

 

پوگو پین‌ ها با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های Electroplating[1] توانایی ایجاد رسانایی عالی، ویژگی‌های فرکانس بالا و امپدانس رسانایی بسیارکم رادارند. علاوه بر این پوگو پین‌ ها یا کانکتورهای فنری در تنوع بسیار زیادی ازلحاظ شکل، اندازه و کاربرد، تولید و به بازار ارائه می‌شوند.

 

اجزای مختلف پوگو پین

همه پوگو پین‌ ها به‌طورکلی از سه جزء اساسی ساخته‌شده‌اند: پیستون، محفظه و فنر و بخش‌های جانبی دیگر.

هنگامی‌که نیرو به پین وارد می‌شود، فنر فشرده می‌شود و پیستون در داخل محفظه حرکت می‌کند. شکل محفظه باعث حفظ پیستون می‌شود و فنر را از فشار دادن آن به بیرون درزمانی که پین در جای خود قفل نشده است بازمی‌دارد. دقت در رعایت جزییات در ساخت پوگو پین ها، آنها را برای استفاده در مدارهای الکترونیکی یا تسترهای الکترونیکی که نیازمند دقت، تاب‌آوری و کیفیت بالا هستند قابل‌اطمینان می‌کند. همچنین تنوع بسیار بالا در اندازه و شکل و ظاهر آن‌ها امکان به‌کارگیری این محصولات در کاربردهای هرچه خاص‌تر و تخصصی‌تر را بیشتر و بیشتر کرده است.

 

نمونه هایی از تنوع در ساختار پوگو پین:

 

 

مزایای استفاده از پوگو پین و Spring Loaded Contacts ها

1. امکان ایجاد اتصالات مدار بدون لحیم کاری

کانکتورهای فنری برای اتصالات بدون لحیم بین جفت ماژول‌ها ایده آل هستند. علاوه بر این حذف فرآیند لحیم‌کاری به کاهش هزینه و سرعت مونتاژ کمک می‌کند.

2. کاربرد در همه صنایع

صرف‌نظر از اینکه در چه صنعتی مشغول به‌کار هستید، هوافضا، مخابرات، پزشکی، الکترونیک با فناوری پیشرفته، اتوماسیون یا موارد دیگر، کانکتورهای فنری برای رفع نیازهای شما معجزه می‌کنند.

 

3. افزایش دوام و کاهش استهلاک

استفاده از کانکتور های فنری می‌تواند امکان چرخه اتصال را به بیش از 10000 مرتبه افزایش دهد.

4. تضمین اتصال حتی در جابجایی برد

ازآنجایی‌که سیستم می‌تواند در معرض ضربه و جابجایی باشد، امکان کنده یا جابجا شدن اتصالات هم خیلی بالاست. کانکتورهای فنری امکان حفظ اتصال بین بردها در صورت خارج شدن از یک راستا را افزایش می‌دهند. ازآنجایی‌که طول کانکتور های فنری می‌توانند تغییر کنند، می‌توانند یک اتصال قابل‌اطمینان را حتی زمانی که صفحه‌های برد با یکدیگر موازی نیستند حفظ کنند.

 

5. تماس پایدار در تمام نقاط

بهره‌گیری از ویژگی‌های فنری به پوگو پین‌ ها این امکان را می‌دهد که توانایی برقراری اتصال با سطوح ناهموار را داشته باشند. پوگو پین‌ ها می‌توانند با درجات مختلفی از پستی‌وبلندی در سطح یک برد به خوبی یک اتصال کامل و سالم را تضمین کنند. 
برای مثال به این مدل ها می توان اشاره کرد.

 

6. تحمل لرزش بالا

یک کانکتور معمولی به‌مرورزمان به دلیل ضربه و لرزش به سیستم، اتصال خود را از دست می‌دهد یا حتی آسیب می‌بیند. کانکتورهای فنری مانند پوگو پین دارای تحمل لرزش بسیار بالاتری هستند.

در پوگو پین‌ ها هنگام اتصال نیاز به نفوذ یا وارد شدن آن‌ها به برد و ماژول‌ها نیست، در واقع آن‌ها فقط باید با یک سطح (آبکاری شده با طلا یا مواد دیگر) تماس برقرار کنند. فنرها ضربه و ارتعاش را جذب می‌کنند و برای هر گونه جابجایی در راستای ماژول ها که در سیستم رخ می دهد تنظیم می‌شوند.

 

ضربه‌ها و لرزش‌های واردشده به سیستم باعث می‌شود، دیگر کانکتورهای داخلی را خم، شکسته و یا جابجا کند که می‌تواند باعث از دست رفتن اتصالات به طور کلی شود.

 

7. چفت شدن آسان با دیگر اجزاء برد

ازآنجاکه صفحه اتصال در کانکتورهای فنری بزرگتر از سر آن‌ها است، اتصال و جفت شدن آن‌ها در مقایسه با سایر اتصال‌ها بسیار راحت است. به همین خاطر مشکل یک راستا نبودن بردها و ایجاد قطعی را کمتر می‌کند.

8. عدم نیاز به کانکتور مادگی یا آچارکشی و بستن کانکتورها

پوگو پین‌ ها برای اتصال فقط نیاز دارند که با یک صفحه رسانا و آبکاری شده، مثلاً باروکش طلا در تماس باشند، همین ویژگی اتصال به سبک Blind Mating را در آن‌ها به‌شدت آسان کرده است. در این نوع اتصال برای برقراری اتصال، نیازی به دیدن دقیق محل اتصال پین به پریز یا مادگی نیست.

9. اجزای خود تمیز شونده

حرکت کنتاکت فنری به این معنی است که خود تمیز شونده نیز هست. همان‌طور که قطعه در اثر ضربه و لرزش حرکت می‌کند، هرگونه تجمعی که ممکن است روی اتصال ایجادشده باشد از جای خود خارج‌شده و پاک می‌شود. این به کاهش یا حذف هرگونه مشکل اتصال که معمولاً با گذر زمان برای کانکتور ایجاد می‌شود، کمک می‌کند.

10. عالی برای جلوگیری از قطعی کابل

مشکل اکثر اتصالات سنتی قطعی کابل آن‌ها است. در صورت بروز این مشکل می‌بایست کانکتور قبلی را جدا کرده و یک کانکتور فنری جایگزین کنید تا از تمام مشکلات کانکتورهای سیمی راحت شوید و از فواید PogoPin ها بهره‌مند شوید. این به‌ویژه برای کاربردهایی که نیاز به اتصال سریع و موقعیت‌های Blind Mating دارند ایده آل است. همچنین دوام این اتصال بهتر است و می‌تواند در برابر شوک و ارتعاشاتی که اغلب از جابجایی کابل‌ها ایجاد می‌شود، مقاومت کند.

 

 

11. تنوع در طراحی

انواع کانکتور های فنری یا پوگو پین ها به‌طورکلی در دو نوع DIP و SMD ساخته می‌شوند، اما تنوع طرح‌ها در سری و نوع اتصال آن‌ها بسیار فراتر از اینهاست.

 

کاربردهای Pogo Pin

1. کانکتورهای برد به برد (BTB) Connectors

 

2. 

   انواع کانکتور های پوگو پین

   کانکتورهای مقاوم شده و محافظت شده در وسایل الکتریکی مثل ساعت هوشمند و کامپیوترهای مقاوم سازی شده.

 

3. پین‌های باتری در لپ تاپ و سیستم های الکترونیکی قابل حمل

 

4. کانکتورهای شارژ و سیگنال، برای مثال داک لپ تاپ، اتصال شارژر، دوربین های عکاسی و فیلم برداری

  

5. کانکتورهای فرکانس بالا، برای مثال در اتصال آنتن‌های ادوات و تجهیزات مخابراتی

   

6. استفاده در انواع تسترهای برد مدار چاپی یا Jig Tester های مختلف

7. استفاده در تستر IC ها و میکروچیپ‌ها و ZIF Socket ها و آداپتورهای مهندسی

   

   
   

   

   
   

 

8. سیستم های تست In-Circuit

9. در تست باتری و منابع تغذیه سوییچینگ

چرا از Pogo Pin ها استفاده کنیم؟

اولین و یکی از مزیت‌های استفاده از Pogo Pin در دستگاه‌ها و گجت های الکتریکی بهبود تجربه کاربر است، به‌نحوی‌که در روال اتصال و قطع (plug-in) تجهیزات و ادوات و وسایل الکترونیکی، احتمال قطع شدن کابل‌ها بسیار کاهش می‌یابد و در مواردی به صفر می‌رسد.

نکته دوم حائز اهمیت در کاربرد کانکتورهای Pogo Pin ایجاد یک شار جریان ثابت در مدار است. انواع مختلف پوگو پین‌ ها با افزایش تعداد نقاط تماس در نوک خود، پایداری جریان عبوری را به حداکثر می‌رساند.

همان‌طور که قبلاً هم اشاره شد، تکنولوژی پوگو پین امکان دستیابی به طرح‌ها و گجت‌هایی با کمترین اندازه و حجم ممکن را محقق می‌کند. پوگو پین‌ها با ماشین‌های تراشکاری با دقت بسیار بالا تولید می‌شوند و نیازی به قالب ندارند، همچنین سایر اتصالات که از فرآیند استامپینگ یا پرس کردن (Stamping or Pressing) استفاده می‌کنند. همچنان که روند کوچک‌سازی ابعاد محصول در صنعت الکترونیک ادامه دارد، هیچ کانکتور دیگری نیست که نسبت به فضایی که می‌گیرد بهتراز پوگو پین عبور جریان را تضمین کند.

 

 

از دیگر فواید و مزایای پوگو پین‌ ها ساده کردن فرآیند مونتاژ و صرفه‌جویی در هزینه‌های مونتاژ و اسمبل کردن محصولات است. با پیچیده‌تر شدن ساختار الکترونیکی ابزارآلات، هزینه‌ها و سختی مونتاژ بردها، نیز افزایش قابل‌توجهی یافته است. پوگو پین‌ ها نه تنها زمان کار برای قرار دادن کابل‌ها و اتصالات را کاهش می‌دهند، بلکه گزینه‌های طراحی و چیدمان جدیدی را پیش روی طراحان و مهندسان صنعتی باز می‌کنند.

در پروسه تولید، یک خطای کوچک در اتصال کانکتور می‌تواند باعث مشکل در جازدن یا لقی در آن‌ها شود. در این شرایط پوگو پین ها تلورانس بیشتری به پروسه تولید می‌دهند و احتمال خطا را به‌شدت کاهش می‌دهند. پوگو پین‌ها طول عمر بسیار بالاتری در مقایسه با سایر کانکتورها دارند علاوه بر این، به خاطر ساختار فنری که دارند، فشار مکانیکی روی قطعات را به حداقل می‌رسانند.

جمع بندی

یکی از چالش‌های اساسی و مهم مراحل تولید، مرحله تست کیفیت و تشخیص بردها یا محصولات معیوب برای خروج از خط تولید و فروش است. در یک کارخانه یا کارگاه تولیدی روزانه ده‌ها، صدها و یا هزاران قطعه و برد الکترونیکی می‌بایست تست شوند. انجام این کار مستلزم به‌کارگیری بخش قابل‌توجهی از زمان نیروی انسانی و مهندسان در خط تولید یا بخش QC کارخانه است. بهره‌گیری از دستگاه‌های مشهور به Jig Tester مبتنی بر کانکتورهای فنری یا Test Point ها کمک قابل‌توجهی به بخش کنترل کیفیت و همچنین افزایش دقت در نتایج تست‌ها می‌کند.

استفاده از هر دستگاه Jig Tester سرعت عمل و میزان دقت، در ارائه نتیجه تست‌های کنترل کیفیت را تا چندین برابر افزایش می‌دهد. به حدی که با ایجاد امکان تست همزمان قطعات، تست سلامت IC ها می‌تواند به زیر 1 ثانیه هم برسد. علاوه بر این صرف زمان کمتر برای هر قطعه خستگی کمتر برای نیروی انسانی و تعداد نمونه تمام‌شده بیشتر در یک روز کاری را نتیجه می‌دهد.

گذشته از افزایش بهره‌وری در استفاده از تسترهای مبتنی بر Test Point در Jig Tester ها یا پروگرمرها، قابلیت تکرارپذیری نیز به‌شدت افزایش‌یافته است. بنابراین هزینه‌های تمام‌شده برای تست بردها، به حداقل می‌رسد. درنهایت می‌توان گفت، در آینده نزدیک نمی‌توان ابزار یا دستگاه الکترونیکی یافت که حداقل یک مدل از انواع Pogo Pin ها یا Test Point ها در آن یافت نشود. کافی است همین حالا با دقت بیشتری به اطراف خود نگاه کنید.

همچنین حرکت صنایع و کارخانه‌ها به سمت رباتیک شدن در پروسه تولید و تست قطعات و ارتقاء کیفیت محصولات، درخواست و مصرف Pogo Pin ها  را هر روز بیشتر می‌کند. ما در مجموعه فنی، مهندسی و فروشگاه آنی روت با تکیه‌ بر سال‌ها، دانش طراحی و تولید محصولات الکترونیکی در تلاش هستیم تا در تهیه و تأمین ادوات و تجهیزات مختلف در حوزه الکترونیک که می‌تواند باعث ارتقاء کمیت و کیفیت محصولات طراحی‌شده توسط همکاران و طراحان عزیز کشورمان شود، اقدام کنیم و با توجه به تنوع بسیار زیاد این قبیل محصولات به‌ صورت سفارشی اقدام به تهیه، تأمین و ساخت آن‎‌ها نماییم.

در آخر از سیسوگ به دلیل فرصتی که پس از طی مراحلی در اختیار ما گذاشتند، کمال تشکر را داریم و امیدواریم این دسته مقالات در پیشرفت همکاران عزیز موثر باشد.

تهیه و تنظیم: گروه مهندسی-بازرگانی آنی روت

«در قدم اول، آنی روت، به عنوان یک مشاور از تهیه و تامین قطعات تا طراحی و تولید سیستم های الکترونیکی در کنار شماست»

 

[1] آبکاری به روش الکترولیتی فرآیندی است با استفاده از جریان برق برای کاهش کاتیون های فلز محلول به‌طوری‌که پوششی منسجم و نازک بر روی الکترود شکل بگیرد.