The Lắp ráp PCBA quy trình này rất phức tạp. Nó bao gồm Sản xuất bảng mạch in (PCB), việc tìm nguồn cung ứng và kiểm tra linh kiện, Lắp ráp SMT, quá trình lắp đặt DIP, kiểm tra PCBA và các bước quan trọng khác. Trong số đó, kiểm tra PCBA là bước kiểm soát chất lượng quan trọng nhất trong toàn bộ quy trình sản xuất PCBA. Bước này quyết định hiệu suất cuối cùng của sản phẩm khi đưa vào sử dụng.
1. Kiểm tra PCBA là gì?
Kiểm tra PCBA chủ yếu bao gồm năm loại: kiểm tra ICT, kiểm tra FCT, kiểm tra burn-in, kiểm tra độ bền mỏi và kiểm tra trong môi trường khắc nghiệt.
1) Kiểm thử CNTT
Việc kiểm tra ICT chủ yếu nhằm kiểm tra tính liên tục của mạch, các giá trị điện áp và dòng điện cùng các đường cong dao động của chúng, biên độ, nhiễu và các yếu tố khác.
2) Kiểm tra FCT
Việc kiểm tra FCT đòi hỏi phải lập trình IC. Quá trình này mô phỏng chức năng của toàn bộ bảng mạch PCBA nhằm phát hiện các sự cố về phần cứng và phần mềm. Ngoài ra, quá trình này còn cần có các khuôn sản xuất SMT và thiết bị kiểm tra phù hợp.
3) Thử nghiệm mỏi
Thử nghiệm mỏi chủ yếu lấy mẫu từ bảng mạch PCBA và vận hành bảng mạch ở tần số cao trong thời gian dài. Thử nghiệm này nhằm kiểm tra xem có xuất hiện sự cố nào hay không và đánh giá khả năng thất bại trong thử nghiệm. Nhờ đó, nó có thể phản ánh hiệu suất hoạt động của bảng mạch PCBA bên trong sản phẩm điện tử.
4) Thử nghiệm trong điều kiện khắc nghiệt
Thử nghiệm trong môi trường khắc nghiệt khiến bảng mạch PCBA phải chịu các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, va đập, bắn nước và rung động cực đoan. Qua việc thu thập kết quả thử nghiệm từ các mẫu ngẫu nhiên, người ta có thể đánh giá độ tin cậy của toàn bộ lô sản phẩm PCBA.
5) Thử nghiệm chạy thử
Thử nghiệm burn-in là quá trình giữ cho bảng mạch PCBA và sản phẩm điện tử ở trạng thái bật nguồn trong một thời gian dài. Quá trình này giúp sản phẩm tiếp tục hoạt động và kiểm tra xem có xảy ra sự cố nào hay không. Chỉ những sản phẩm điện tử vượt qua thử nghiệm burn-in mới được đưa vào sản xuất hàng loạt và bán ra thị trường.
Quy trình PCBA rất phức tạp. Trong quá trình sản xuất và lắp ráp, có thể xảy ra các sự cố do trục trặc thiết bị hoặc thao tác sai. Điều này có nghĩa là không thể đảm bảo tất cả các sản phẩm hoàn thiện đều đạt tiêu chuẩn. Do đó, việc kiểm tra PCB là cần thiết để đảm bảo mọi sản phẩm đều không có vấn đề về chất lượng.
2. Cách kiểm tra PCBA
Các phương pháp kiểm tra PCBA phổ biến chủ yếu bao gồm những phương pháp sau:
1) Kiểm thử thủ công
Kiểm tra thủ công là việc kiểm tra bằng quan sát trực quan. Phương pháp này sử dụng so sánh trực quan để xác nhận vị trí lắp đặt các linh kiện trên bảng mạch in (PCB). Phương pháp này được áp dụng rất rộng rãi. Tuy nhiên, với số lượng lớn và các linh kiện có kích thước rất nhỏ, phương pháp này đang trở nên kém phù hợp hơn. Ngoài ra, một số lỗi chức năng rất khó phát hiện, và việc thu thập dữ liệu cũng không dễ dàng. Do đó, cần phải áp dụng các phương pháp kiểm tra chuyên nghiệp hơn.
2) Kiểm tra quang học tự động (AOI)
Kiểm tra quang học tự động còn được gọi là kiểm tra trực quan tự động. Quá trình này được thực hiện bằng thiết bị kiểm tra chuyên dụng. Phương pháp này được áp dụng trước và sau quá trình hàn nóng chảy. Nó rất hiệu quả trong việc kiểm tra cực tính của linh kiện. Phương pháp này dễ chẩn đoán và rất phổ biến. Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả lắm trong việc phát hiện các trường hợp đoản mạch.
3) Máy kiểm tra đầu dò bay
Nhờ những tiến bộ về độ chính xác cơ học, tốc độ và độ tin cậy, phương pháp kiểm tra bằng đầu dò di động đã trở nên rất phổ biến trong những năm gần đây. Bên cạnh đó, nhu cầu về các hệ thống kiểm tra có khả năng chuyển đổi nhanh chóng và không cần dụng cụ cố định trong sản xuất nguyên mẫu và sản xuất số lượng nhỏ đã khiến phương pháp kiểm tra bằng đầu dò di động trở thành lựa chọn tối ưu.
4) Kiểm thử chức năng
Đây là phương pháp kiểm tra dành cho một bảng mạch in (PCB) cụ thể hoặc một thiết bị cụ thể. Phương pháp này được thực hiện bằng thiết bị chuyên dụng. Kiểm tra chức năng chủ yếu bao gồm Kiểm tra Sản phẩm Cuối cùng và Kiểm tra Mô hình Mô phỏng Hoạt động.
5) Công cụ phân tích lỗi sản xuất (MDA)
Những ưu điểm chính của phương pháp thử nghiệm này là chi phí ban đầu thấp, năng suất cao, chẩn đoán dễ dàng, cùng với khả năng kiểm tra ngắn mạch và hở mạch nhanh chóng và toàn diện. Những nhược điểm là phương pháp này không thể thực hiện kiểm tra chức năng, thường không có chỉ báo phạm vi kiểm tra, bắt buộc phải sử dụng giá đỡ thử nghiệm và chi phí thử nghiệm cao.
3. Thiết bị kiểm tra PCBA
Các thiết bị kiểm tra PCBA thông dụng bao gồm máy kiểm tra trực tuyến ICT, máy kiểm tra chức năng FCT và thiết bị kiểm tra burn-in.
1) Công cụ kiểm thử CNTT trực tuyến
ICT là viết tắt của In-Circuit Tester (máy kiểm tra trong mạch). Thiết bị này có phạm vi ứng dụng rộng rãi và dễ vận hành. Kiểm tra trực tuyến bằng ICT chủ yếu được sử dụng để kiểm soát quy trình sản xuất. Thiết bị này có thể đo điện trở, tụ điện, cuộn cảm và mạch tích hợp. Nó đặc biệt hiệu quả trong việc phát hiện các trường hợp hở mạch, chập mạch và các linh kiện bị hỏng. Thiết bị này xác định vị trí lỗi chính xác và giúp việc sửa chữa trở nên dễ dàng.
2) Máy kiểm tra chức năng FCT
Kiểm tra chức năng FCT có nghĩa là tạo ra một môi trường hoạt động tương tự cho bảng mạch PCBA, chẳng hạn như kích thích và tải. Quá trình này cho phép thu thập các thông số trạng thái của bảng mạch và kiểm tra xem các thông số chức năng có đáp ứng các yêu cầu thiết kế hay không. Các mục kiểm tra chính của FCT bao gồm điện áp, dòng điện, công suất, hệ số công suất, tần số, chu kỳ làm việc, độ sáng và màu sắc, nhận dạng ký tự, nhận dạng âm thanh, đo nhiệt độ, đo áp suất, điều khiển chuyển động, lập trình FLASH và lập trình EEPROM.
3) Thiết bị thử nghiệm chạy thử
Thử nghiệm burn-in là quá trình mô phỏng quá trình lão hóa do các yếu tố khác nhau gây ra trong điều kiện sử dụng thực tế. Đây là quy trình thử nghiệm tăng cường được thực hiện trong các điều kiện đã được thiết lập. Dựa trên bo mạch PCBA của sản phẩm điện tử, có thể tiến hành thử nghiệm bật nguồn trong thời gian dài để mô phỏng cách sử dụng của khách hàng và thực hiện các bài kiểm tra đầu vào/đầu ra, nhằm đảm bảo hiệu suất sản phẩm đáp ứng được nhu cầu của thị trường.
Ba loại thiết bị kiểm tra này rất phổ biến trong quy trình PCBA. Việc kiểm tra PCBA trong giai đoạn lắp ráp PCBA giúp đảm bảo các bảng mạch PCBA được giao cho khách hàng đáp ứng các yêu cầu thiết kế. Điều này cũng giúp giảm đáng kể tỷ lệ phải làm lại.
