PCB là thành phần cơ bản của bất kỳ mạch điện tử nào, dù đơn giản hay phức tạp. Việc sử dụng rộng rãi các thành phần gắn kết bề mặt (SMD), kết hợp với nhu cầu nhiều lớp, chắc chắn đã làm tăng độ phức tạp của các bảng mạch in. Do đó kiểm tra PCB là yêu cầu bắt buộc để các bảng mạch này hoạt động chính xác theo các thông số kỹ thuật và không có khiếm khuyết. Dưới đây những điều nhất định phải biết về kiểm tra PCB để các doanh nghiệp có thể tham khảo và áp dụng vào trong quy trình sản xuất của mình.
Mục lục nội dung
1. Những công cụ cần thiết để kiểm tra bảng mạch
- Đồng hồ vạn năng Analog / Digital: là thiết bị điện tử có khả năng đo điện đa chức năng. Chúng được ứng dụng trong công việc đo và kiểm tra nhanh các thông số điện một chiều, xoay chiều. Các thông số mà đồng hồ vạn năng có thể đo được như: Cường độ dòng điện, điện áp, điện dung, tần số, điện trở, kiểm tra liên tục, đo kiểm tra diode… Ngoài ra còn có một số loại đồng hồ vạn năng có khả năng đo cả nhiệt độ.
- Máy hàn: là một loại máy móc dùng để nối các chi tiết với nhau thành liên kết không tháo rời được, mang tính liên tục ở phạm vi nguyên tử hoặc phân tử, bằng cách đưa chỗ nối tới trạng thái nóng chảy, thông qua việc sử dụng một trong hai yếu tố là nhiệt và áp lực, hoặc kết hợp cả hai yếu tố đó. Khi hàn, có thể sử dụng hoặc không sử dụng vật liệu phụ bổ sung.
- Trạm hàn: là một công cụ điện tử để hàn tay các linh kiện điện tử lên bảng mạch PCB. Nó bao gồm một trạm hoặc một đơn vị để kiểm soát nhiệt độ và mỏ hàn có thể được gắn vào trạm. Hầu hết các trạm hàn có kiểm soát nhiệt độ và chủ yếu được sử dụng trong các đơn vị sản xuất và lắp ráp PCB điện tử. Soldering Station cũng được sử dụng để kiểm tra bảng mạch PCB. Hầu hết các trung tâm dịch vụ chính hãng đều sử dụng các trạm hàn kiểm soát nhiệt độ cho các công việc sửa chữa.
- Kính lúp: là một công cụ không thể thiết khi kiểm tra PCB. Nó là một thấu kính hội tụ hoặc hệ ghép tương đương với thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ, với khung bảo vệ bên ngoài và tay cầm, được dùng để khuếch đại hình ảnh. Khung bảo vệ được làm từ nhiều chất liệu khác nhau, càng cứng càng tốt. Đường kính thông thường của một chiếc kính lúp thường từ vài cm đến vài chục cm.
2. Tiến hành kiểm tra PCB
2.1. Bắt đầu với Kiểm tra trực quan
2.2. Kiểm tra mô-đun nguồn
2.3. Kiểm tra các cổng đầu vào / đầu ra
2.4. Kiểm tra các cổng giao tiếp
Các bảng mạch có cổng giao tiếp như Ethernet và RS485 có nguy cơ hỏng hóc cao hơn. Khi phát hiện lỗi giao tiếp, hãy kiểm tra xem có bị cháy hoặc nứt IC giao tiếp hoặc các thành phần bảo vệ như Zutor không.
3. Ứng dụng hệ thống kiểm tra ngoại quan tự động (AOI) để kiểm tra PCB
Sản xuất một bảng mạch in là một quá trình phức tạp. Từ chế tạo đến lắp ráp, có nhiều điểm khác nhau trong quá trình sản xuất phải được xác minh trước khi hội đồng quản trị có thể chuyển sang bước tiếp theo. Việc xác nhận này có thể được thực hiện theo nhiều cách. Một trong những cách hiệu quả nhất và cũng đang được nhiều nhà máy sản xuất ưu tiên lựa chọn trong kiểm tra PCB đó chính là kiểm tra ngoại quan tự động.
Kiểm tra ngoại quan tự động (automated optical inspection -AOI) là kiểm tra trực quan tự động được sử dụng chủ yếu để kiểm tra các khuyết tật trong cụm bảng mạch in (PCBA). AOI tự động quét các PCBA bằng máy ảnh và phát hiện hai loại hư hỏng: 1. hỏng hóc nghiêm trọng, chẳng hạn như các thành phần bị thiếu và 2. hỏng hóc về chất lượng, chẳng hạn như phi lê bị méo hoặc các thành phần bị lệch.
AOI hoạt động tốt nhất trong môi trường sản xuất với khối lượng rất lớn và khả năng thay đổi thành phần rất thấp, vì việc triển khai tốn nhiều thời gian và phức tạp, đồng thời phải được thiết lập cho một thiết kế hoặc cấu hình bộ phận cụ thể.
Thực hiện kiểm tra ngoại quan tự động yêu cầu thiết lập và lập trình kỹ thuật. Mọi thành phần trên PCB được kiểm tra đều yêu cầu lập trình, thường kéo dài tổng cộng hàng giờ lập trình cho mỗi bo mạch. Lập trình bắt buộc này có nghĩa là chỉ có thể kiểm tra các vấn đề đã biết ở các vị trí đã biết. Bất kỳ bản sửa đổi sản phẩm nào cũng yêu cầu cập nhật lập trình, sự thiếu linh hoạt này có nghĩa là AOI hoạt động tốt nhất trong các môi trường có khối lượng lớn và ít biến đổi: sản xuất hàng loạt.
Hệ thống AOI chụp một loạt hình ảnh bằng cách sử dụng máy ảnh có độ phân giải cao với nguồn chiếu sáng LED để so sánh tự động hoặc máy quét laser với độ phân giải micromet theo trục X, Y và Z. Loại kiểm tra đang được tiến hành xác định hệ thống nào được sử dụng. Ví dụ: thiết bị kiểm tra chất hàn dán sẽ sử dụng tính năng quét laze để xác định khối lượng vật hàn trên miếng đệm, trong khi hệ thống xác minh lắp ráp tập trung vào hình ảnh của các thành phần vật liệu hàn.
Đọc thêm: So sánh công nghệ kiểm tra ngoại quan 2D và 3D