Cho dù cần chế tạo loại bảng mạch in nào hoặc sử dụng loại thiết bị nào thì PCB đều phải hoạt động tốt. Nó là chìa khóa cho hiệu suất của nhiều sản phẩm và sai sót có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng.

Việc kiểm tra PCB trong quá trình thiết kế, sản xuất và lắp ráp là điều cần thiết để đảm bảo sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng và hoạt động như mong đợi. Ngày nay, PCB rất phức tạp. Mặc dù sự phức tạp này cung cấp chỗ cho nhiều tính năng mới nhưng nó cũng mang đến nguy cơ thất bại cao hơn. Với sự phát triển của PCB, công nghệ kiểm tra và công nghệ được sử dụng để đảm bảo chất lượng của nó ngày càng tiên tiến hơn.

Chọn công nghệ phát hiện chính xác thông qua loại PCB, các bước hiện tại trong quy trình sản xuất và các lỗi cần kiểm tra. Xây dựng kế hoạch kiểm tra và thử nghiệm phù hợp là điều cần thiết để đảm bảo sản phẩm có chất lượng cao.

1
●
Tại sao chúng ta cần kiểm tra PCB?
Kiểm tra là một bước quan trọng trong tất cả các quy trình sản xuất PCB. Nó có thể phát hiện các lỗi PCB để sửa chúng và cải thiện hiệu suất tổng thể.

Việc kiểm tra PCB có thể phát hiện bất kỳ lỗi nào có thể xảy ra trong quá trình sản xuất hoặc lắp ráp. Nó cũng có thể giúp phát hiện bất kỳ lỗi thiết kế nào có thể tồn tại. Kiểm tra PCB sau mỗi giai đoạn của quy trình có thể tìm ra khuyết điểm trước khi bước sang giai đoạn tiếp theo, từ đó tránh lãng phí thêm thời gian và tiền bạc để mua phải sản phẩm bị lỗi. Nó cũng có thể giúp tìm ra các lỗi xảy ra một lần ảnh hưởng đến một hoặc nhiều PCB. Quá trình này giúp đảm bảo tính nhất quán về chất lượng giữa bảng mạch và sản phẩm cuối cùng.

Nếu không có quy trình kiểm tra PCB thích hợp, bảng mạch bị lỗi có thể được giao cho khách hàng. Nếu khách hàng nhận được sản phẩm bị lỗi, nhà sản xuất có thể chịu tổn thất do thanh toán bảo hành hoặc trả lại. Khách hàng cũng sẽ mất niềm tin vào công ty, từ đó làm tổn hại đến uy tín của công ty. Nếu khách hàng chuyển địa điểm kinh doanh sang địa điểm khác, tình trạng này có thể dẫn đến bỏ lỡ cơ hội.

Trong trường hợp xấu nhất, nếu PCB bị lỗi được sử dụng trong các sản phẩm như thiết bị y tế hoặc phụ tùng ô tô, nó có thể gây thương tích hoặc tử vong. Những vấn đề như vậy có thể dẫn đến tổn thất nghiêm trọng về danh tiếng và kiện tụng tốn kém.

Kiểm tra PCB cũng có thể giúp cải thiện toàn bộ quy trình sản xuất PCB. Nếu thường xuyên phát hiện thấy khiếm khuyết, có thể thực hiện các biện pháp trong quy trình để khắc phục khiếm khuyết đó.

Phương pháp kiểm tra lắp ráp bảng mạch in
Kiểm tra PCB là gì? Để đảm bảo PCB có thể hoạt động như mong đợi, nhà sản xuất phải xác minh rằng tất cả các thành phần được lắp ráp chính xác. Điều này được thực hiện thông qua một loạt các kỹ thuật, từ kiểm tra thủ công đơn giản đến kiểm tra tự động bằng thiết bị kiểm tra PCB tiên tiến.

Kiểm tra trực quan bằng tay là điểm khởi đầu tốt. Đối với các PCB tương đối đơn giản, bạn có thể chỉ cần chúng.
Kiểm tra trực quan bằng tay:
Hình thức kiểm tra PCB đơn giản nhất là kiểm tra trực quan thủ công (MVI). Để thực hiện các thử nghiệm như vậy, công nhân có thể xem bảng bằng mắt thường hoặc phóng to. Họ sẽ so sánh bảng với tài liệu thiết kế để đảm bảo rằng tất cả các thông số kỹ thuật đều được đáp ứng. Họ cũng sẽ tìm kiếm các giá trị mặc định chung. Loại lỗi mà họ tìm kiếm phụ thuộc vào loại bảng mạch và các thành phần trên đó.

Sẽ rất hữu ích khi thực hiện MVI sau hầu hết mọi bước của quy trình sản xuất PCB (bao gồm cả lắp ráp).

Người kiểm tra kiểm tra hầu hết mọi khía cạnh của bảng mạch và tìm kiếm các lỗi phổ biến khác nhau ở mọi khía cạnh. Danh sách kiểm tra PCB trực quan điển hình có thể bao gồm:
Đảm bảo độ dày của bảng mạch là chính xác, đồng thời kiểm tra độ nhám và cong vênh bề mặt.
Kiểm tra xem kích thước của bộ phận có đáp ứng các thông số kỹ thuật hay không và đặc biệt chú ý đến kích thước liên quan đến đầu nối điện.
Kiểm tra tính toàn vẹn và rõ ràng của mẫu dẫn điện, đồng thời kiểm tra các cầu nối hàn, mạch hở, gờ và khoảng trống.
Kiểm tra chất lượng bề mặt và sau đó kiểm tra các vết lõm, vết lõm, vết trầy xước, lỗ kim và các khuyết tật khác trên dấu vết và miếng đệm được in.
Xác nhận rằng tất cả các lỗ xuyên đều ở đúng vị trí. Đảm bảo rằng không có thiếu sót hoặc lỗ không đúng, đường kính phù hợp với thông số kỹ thuật thiết kế và không có khoảng trống hoặc nút thắt.
Kiểm tra độ cứng, độ nhám và độ sáng của tấm nền và kiểm tra các khuyết tật nổi lên.
Đánh giá chất lượng lớp phủ. Kiểm tra màu sắc của dòng mạ xem nó có đồng đều, chắc chắn và đúng vị trí hay không.

So với các loại hình kiểm tra khác, MVI có một số ưu điểm. Vì tính đơn giản nên chi phí thấp. Ngoại trừ khả năng khuếch đại, không cần thiết bị đặc biệt nào. Những kiểm tra này cũng có thể được thực hiện rất nhanh chóng và chúng có thể dễ dàng được thêm vào cuối bất kỳ quy trình nào.

Để thực hiện việc kiểm tra như vậy, điều duy nhất cần thiết là tìm được nhân viên chuyên nghiệp. Nếu bạn có chuyên môn cần thiết, kỹ thuật này có thể hữu ích. Tuy nhiên, điều quan trọng là nhân viên có thể sử dụng các thông số kỹ thuật thiết kế và biết được những khuyết điểm nào cần lưu ý.

Chức năng của phương pháp kiểm tra này bị hạn chế. Nó không thể kiểm tra các bộ phận không nằm trong tầm nhìn của công nhân. Ví dụ, không thể kiểm tra các mối hàn ẩn bằng cách này. Nhân viên cũng có thể bỏ sót một số khuyết điểm, đặc biệt là những khuyết điểm nhỏ. Việc sử dụng phương pháp này để kiểm tra các bảng mạch phức tạp với nhiều linh kiện nhỏ là một thách thức đặc biệt.

Kiểm tra quang học tự động:
Bạn cũng có thể sử dụng máy kiểm tra PCB để kiểm tra trực quan. Phương pháp này được gọi là kiểm tra quang học tự động (AOI).

Hệ thống AOI sử dụng nhiều nguồn sáng và một hoặc nhiều thiết bị cố định hoặc camera để kiểm tra. Nguồn sáng chiếu sáng bo mạch PCB từ mọi góc độ. Sau đó, camera sẽ chụp ảnh tĩnh hoặc quay video về bảng mạch và tổng hợp lại để tạo ra một bức ảnh hoàn chỉnh về thiết bị. Sau đó, hệ thống sẽ so sánh các hình ảnh được chụp với thông tin về hình thức bên ngoài của bo mạch từ các thông số kỹ thuật thiết kế hoặc các bộ phận hoàn chỉnh đã được phê duyệt.

Cả hai thiết bị AOI 2D và 3D đều có sẵn. Máy 2D AOI sử dụng đèn màu và camera phụ từ nhiều góc độ để kiểm tra các bộ phận có chiều cao bị ảnh hưởng. Thiết bị 3D AOI tương đối mới và có thể đo chiều cao linh kiện một cách nhanh chóng và chính xác.

AOI có thể tìm thấy nhiều khuyết điểm giống như MVI, bao gồm nốt sần, vết trầy xước, hở mạch, mối hàn mỏng, thiếu linh kiện, v.v.

AOI là một công nghệ hoàn thiện và chính xác, có thể phát hiện nhiều lỗi trong PCB. Nó rất hữu ích trong nhiều giai đoạn của quá trình sản xuất PCB. Nó cũng nhanh hơn MVI và loại bỏ khả năng xảy ra lỗi của con người. Giống như MVI, nó không thể được sử dụng để kiểm tra các bộ phận ngoài tầm nhìn, chẳng hạn như các kết nối ẩn dưới mảng lưới bóng (BGA) và các loại bao bì khác. Điều này có thể không hiệu quả đối với PCB có nồng độ thành phần cao vì một số thành phần có thể bị ẩn hoặc bị che khuất.
Đo kiểm tra laser tự động:
Một phương pháp kiểm tra PCB khác là đo kiểm tra laser tự động (ALT). Bạn có thể sử dụng ALT để đo kích thước của mối hàn và cặn hàn cũng như độ phản xạ của các bộ phận khác nhau.

Hệ thống ALT sử dụng tia laser để quét và đo các thành phần PCB. Khi ánh sáng phản chiếu từ các thành phần của bảng, hệ thống sẽ sử dụng vị trí của ánh sáng để xác định chiều cao của nó. Nó cũng đo cường độ của chùm tia phản xạ để xác định độ phản xạ của thành phần. Sau đó, hệ thống có thể so sánh các phép đo này với thông số kỹ thuật thiết kế hoặc với các bảng mạch đã được phê duyệt để xác định chính xác mọi khiếm khuyết.

Sử dụng hệ thống ALT là lý tưởng để xác định số lượng và vị trí của cặn hàn. Nó cung cấp thông tin về sự liên kết, độ nhớt, độ sạch và các đặc tính khác của in dán hàn. Phương pháp ALT cung cấp thông tin chi tiết và có thể được đo lường rất nhanh chóng. Những loại phép đo này thường chính xác nhưng có thể bị nhiễu hoặc che chắn.

Kiểm tra bằng tia X:
Với sự phát triển của công nghệ gắn trên bề mặt, PCB ngày càng trở nên phức tạp hơn. Giờ đây, bảng mạch có mật độ cao hơn, các thành phần nhỏ hơn và bao gồm các gói chip như BGA và đóng gói quy mô chip (CSP), qua đó không thể nhìn thấy các kết nối hàn ẩn. Các chức năng này mang lại thách thức cho việc kiểm tra trực quan như MVI và AOI.

Để vượt qua những thách thức này, có thể sử dụng thiết bị kiểm tra bằng Tia X. Vật liệu hấp thụ tia X tùy theo trọng lượng nguyên tử của nó. Các nguyên tố nặng hấp thụ nhiều hơn và các nguyên tố nhẹ hơn hấp thụ ít hơn, điều này có thể phân biệt được các vật liệu. Chất hàn được làm từ các nguyên tố nặng như thiếc, bạc và chì, trong khi hầu hết các thành phần khác trên PCB được làm từ các nguyên tố nhẹ hơn như nhôm, đồng, carbon và silicon. Do đó, chất hàn rất dễ nhìn thấy khi kiểm tra bằng tia X, trong khi hầu hết các thành phần khác (bao gồm chất nền, dây dẫn và mạch tích hợp silicon) đều không thể nhìn thấy được.

Tia X không bị phản xạ như ánh sáng mà truyền qua một vật và tạo thành ảnh của vật đó. Quá trình này giúp có thể nhìn xuyên qua gói chip và các thành phần khác để kiểm tra các kết nối hàn bên dưới chúng. Kiểm tra bằng tia X cũng có thể nhìn thấy bên trong các mối hàn để tìm ra các bong bóng mà AOI không thể nhìn thấy.

Hệ thống X-quang cũng có thể nhìn thấy phần gót của mối hàn. Trong quá trình AOI, mối hàn sẽ bị chì bao phủ. Ngoài ra, khi sử dụng kiểm tra bằng tia X, không có bóng nào lọt vào. Do đó, kiểm tra bằng tia X hoạt động tốt đối với các bảng mạch có nhiều thành phần dày đặc. Có thể sử dụng thiết bị kiểm tra bằng Tia X để kiểm tra bằng Tia X thủ công hoặc có thể sử dụng hệ thống Tia X tự động để kiểm tra bằng Tia X tự động (AXI).

Kiểm tra bằng Tia X là lựa chọn lý tưởng cho các bảng mạch phức tạp hơn và có một số chức năng nhất định mà các phương pháp kiểm tra khác không có, chẳng hạn như khả năng xuyên qua các gói chip. Nó cũng có thể được sử dụng hiệu quả để kiểm tra các PCB có mật độ dày đặc và có thể thực hiện kiểm tra chi tiết hơn trên các mối hàn. Công nghệ này mới hơn một chút, phức tạp hơn và có thể đắt hơn. Chỉ khi bạn có số lượng lớn bảng mạch dày đặc với BGA, CSP và các gói tương tự khác, bạn mới cần đầu tư vào thiết bị kiểm tra bằng Tia X.