Kiểm tra PCB và những điều doanh nghiệp nhất định phải biết

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.

kiem-tra-pcb

1. Những công cụ cần thiết để kiểm tra bảng mạch

Bạn sẽ cần chuẩn bị kỹ lưỡng các công cụ cần thiết trước khi kiểm tra PCB. Dưới đây là danh sách kiểm tra các công cụ cơ bản bạn nên có:
  • 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.

kiem-tra-pcb-va-nhưng-dieu-doanh-nghiep-nhat-dinh-phai-biet

  • 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. 
Đây là những công cụ sẽ giải quyết các vấn đề phổ biến như đoản mạch, dấu vết bị hỏng hoặc các thành phần bị lỗi.

2. Tiến hành kiểm tra PCB 

2.1. Bắt đầu với Kiểm tra trực quan

Khi một bảng mạch PCB đột ngột ngừng hoạt động, đôi khi có những dấu hiệu rõ ràng về những gì đã xảy ra. Lúc này, để kiểm tra PCB, bạn sẽ cần dựa vào tầm nhìn của mình để phát hiện các thành phần bị lỗi hoặc các vết hỏng. Thông thường, các bảng mạch được triển khai tại hiện trường bị hư hỏng do điện áp và có các dấu hiệu nhận biết trên PCB.
Tìm chỗ bị cháy, đặc biệt là trên mô-đun cấp nguồn hoặc I / O và các cổng kết nối. Chú ý đến các vi mạch bị nứt, các vết đứt và các tụ điện bị nổ. Đôi khi, bạn có thể theo dõi các thành phần bị hư hỏng bởi mùi cháy của chúng.

2.2. Kiểm tra mô-đun nguồn

Nếu các thành phần trông ổn, thì để kiểm tra bảng mạch in bạn sẽ cần cấp nguồn cho nó. Đo hiệu điện thế của các ray điện bằng đồng hồ vạn năng. Cả đầu vào và đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp cần phải hiển thị các giá trị mong đợi.
Kiểm tra cầu chì nếu điện áp đầu vào đo được ở bộ điều chỉnh điện áp là 0V. Nếu cầu chì được thay thế và ngay lập tức bị đứt sau khi khởi động, điều đó có nghĩa là các thành phần khác đang bị đoản mạch và thoát ra một lượng lớn dòng điện.
Điện áp 0V hoặc thấp hơn Vcc ở đầu ra thường có nghĩa là bộ điều chỉnh hoặc một bộ phận dọc theo đường ray điện áp bị đoản mạch. Nếu đúng như vậy, thành phần bị hỏng sẽ nóng lên nhanh chóng. Đưa tay lại gần các bộ phận để cảm nhận xem bộ phận có tỏa nhiệt quá mức hay không. Hãy cẩn thận để không chạm trực tiếp vào linh kiện khi đang bật nguồn, vì nó có thể rất nóng.
752db505c47612284b67
Loại bỏ các thành phần quá nóng và xác nhận rằng điện áp đã trở lại giá trị mong đợi. Nếu điện áp quan sát được vẫn khác so với điện áp dự kiến, có thể có nhiều bộ phận bị hư hỏng trên đường dây điện áp. Tham khảo sơ đồ và loại bỏ thành phần tiếp theo gần mép của PCB. Nếu không có dấu hiệu của các thành phần quá nóng thì hãy tìm các dấu vết hỏng. Một dấu vết bị hỏng có thể dẫn đến việc điện áp được phát hiện ở một số điểm của dấu vết nhưng không phải ở những điểm khác. Sử dụng đồng hồ vạn năng của bạn để thu hẹp vị trí gián đoạn.

2.3. Kiểm tra các cổng đầu vào / đầu ra

I/O (Input-output) của bảng mạch in cũng là những điểm xảy ra lỗi phổ biến. Hư hỏng trên các cổng I/O hiếm khi làm tắt toàn bộ mạch, nhưng nó thường dẫn đến sự bất thường trong hệ thống. Ví dụ: bộ điều khiển cảnh báo luôn cảm nhận được cánh cửa đang mở ngay cả khi nó đang đóng hoặc một động cơ được kích hoạt liên tục. Do vậy khi kiểm tra PCB, ta không thể bỏ qua các cổng này,
Nếu I / O được bảo vệ bằng cầu chì, điốt Zener hoặc biến trở, hãy đảm bảo rằng chúng hoạt động tốt. Nếu vậy, IC logic hoặc vi điều khiển có thể bị hỏng. Cách duy nhất để tìm ra là thay thế các bộ phận bằng những bộ phận tốt.

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.

kiem-tra-ngoai-quan-san-pham-AOI-la-gi

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