Máy kiểm tra bo mạch điện tử

Tại sao việc kiểm tra PCB là cần thiết? Vai trò của máy kiểm tra bo mạch điện tử PCB

Máy kiểm tra bo mạch điện tử không thể thiếu cho công đoạn sản xuất đối với mạch điện tử PCB, ngay cả khi chúng được thiết kế phù hợp và chế tạo tỉ mỉ, đều dễ gặp sự cố. Nhiều thiết bị điện tử sau khi sản xuất ra khỏi giai đoạn nguyên mẫu với rất nhiều lỗi và sự cố cần các nhà thiết kế khắc phục sự cố.

 Tuy nhiên, khi một thiết bị điện tử đặc biệt là bo mạch của các thiết bị này nếu không được kiểm tra kỹ, đến khi sản phẩm được tung ra thị trường, nó có thể gây ra những vấn đề lớn cho công ty. Vì vậy, công việc kiểm tra thiết bị điện tử rất quan trọng, đặc biệt là đối với bảng mạch in (PCB), vì nó ngăn ngừa một số sự cố xảy ra.

Kiểm tra bo mạch PCB

Lợi ích của máy kiểm tra bo mạch điện tử

Nhận dạng lỗi

Lợi ích chính của máy kiểm tra bo mạch điện tử là nó giúp xác định các vấn đề trong PCB. Cho dù vấn đề nằm ở chức năng, khả năng sản xuất hay ở nơi nào khác, các thử nghiệm PCB sẽ xác định các vấn đề trong thiết kế và bố cục PCB để các nhà thiết kế có thể điều chỉnh cho phù hợp.

Tiết kiệm thời gian

Tiết kiệm thời gian: Máy kiểm tra bo mạch điện tử PCB trong giai đoạn đầu có thể giúp tiết kiệm thời gian về lâu dài, cho phép các nhà thiết kế xác định các vấn đề chính trong giai đoạn tạo mẫu . Máy kiểm tra bo mạch điện tử kỹ lưỡng cho phép các nhà thiết kế xác định nguyên nhân gốc rễ của từng vấn đề được đặt ra một cách nhanh chóng và dễ dàng, thực hiện các điều chỉnh để họ có thể tiếp tục sản xuất với tốc độ nhanh hơn và giảm thời gian hoàn thành sản phẩm.

Giảm chi phí

Thử nghiệm PCB ngăn chặn việc sản xuất các sản phẩm bị lỗi một cách lãng phí bằng cách sử dụng nguyên mẫu và các cụm lắp ráp quy mô nhỏ để thử nghiệm sản phẩm. Bằng cách sớm hoàn thành kiểm tra kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế, các nhà thiết kế có thể ngăn chặn việc lắp ráp các PCB bị lỗi ở quy mô đầy đủ một cách lãng phí, đảm bảo rằng thiết kế hoàn hảo nhất có thể trước khi đưa vào sản xuất. Bước này giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất.

Ít sản phẩm bị trả lại hơn

Khi các công ty tiến hành thử nghiệm PCB, họ sẽ giảm cơ hội bán các sản phẩm bị lỗi hoặc những sản phẩm không đáp ứng các tiêu chuẩn về hiệu suất. Do đó, máy kiểm tra bo mạch điện tử PCB sẽ giúp họ không thấy nhiều sản phẩm bị trả lại, dẫn đến giảm chi phí liên quan đến việc hoàn tiền cho khách hàng và xử lý hàng hóa bị lỗi. Ngoài ra, việc có ít sản phẩm bị trả lại hơn có thể dẫn đến sự hài lòng của khách hàng cao hơn và danh tiếng của công ty được cải thiện.

Tăng độ an toàn

Vì PCB thường được sử dụng trong các công nghệ điện tử thiết yếu nên sự cố của chúng có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng đối với năng suất của công ty hoặc khả năng thực hiện các dịch vụ thiết yếu của tổ chức. Một PCB bị lỗi có thể gây ra hỏa hoạn, có khả năng khiến những người ở gần nó gặp nguy hiểm. Thử nghiệm trước khi sản xuất cũng có thể đảm bảo máy móc và công nhân không bị hư hỏng hoặc bị thương do thiết kế không phù hợp trong quá trình sản xuất.

Thử nghiệm PCB là gì?

Kiểm tra và kiểm tra PCB bao gồm nhiều phương pháp kiểm tra bảng mạch in để kiểm tra xem PCB có đáp ứng các tiêu chuẩn hay không. Một số tiêu chuẩn PCB này xoay quanh việc đảm bảo PCB hoạt động đúng theo thông số kỹ thuật của dự án và nó không có bất kỳ khiếm khuyết nào. 

Máy kiểm tra bo mạch điện tử và các phương pháp kiểm tra bảng mạch khác được sử dụng để tiến hành các cuộc kiểm tra và kiểm tra PCB này.

Quy trình kiểm tra bảng mạch đánh giá một số thành phần của PCB. Các thành phần này được phân tích chi tiết để đảm bảo chất lượng của chúng. Các thành phần chính được thử nghiệm có thể được tìm thấy dưới đây:

Cán màng

Chất lượng cán màng là yếu tố cần thiết đối với tuổi thọ của PCB — lớp màng mỏng bị bong tróc có thể gây ra các vấn đề về chức năng cuối cùng của bo mạch. Nói chung, các thử nghiệm về cán màng sẽ xem xét khả năng chống bong tróc của tấm ép bằng lực hoặc ứng dụng nhiệt.

Mạ đồng

Lá đồng trên PCB được ép vào bảng để tạo độ dẫn điện, nhưng chất lượng của đồng thường được kiểm tra, với độ bền kéo và độ giãn dài được phân tích chi tiết.

Khả năng hàn

Kiểm tra khả năng hàn của vật liệu là điều cần thiết đối với PCB hoạt động vì nó đảm bảo rằng các thành phần có thể được gắn chắc chắn vào bo mạch và ngăn ngừa các lỗi hàn trong sản phẩm cuối cùng. Yếu tố được phân tích phổ biến nhất là làm ướt, đề cập đến mức độ bề mặt chấp nhận chất hàn lỏng.

Chất lượng bề mặt lỗ

Chất lượng thành lỗ là một phần thiết yếu khác của PCB, đảm bảo rằng thành lỗ sẽ không bị nứt hoặc tách lớp khi PCB đi vào hiện trường. Các bức tường lỗ thường được phân tích trong môi trường có chu kỳ và nhiệt độ thay đổi nhanh chóng để xem chúng phản ứng tốt như thế nào với ứng suất nhiệt

Tính dẫn điện

Tính dẫn điện là cần thiết đối với bất kỳ PCB nào, vì vậy khả năng PCB cho dòng điện chạy qua với mức rò rỉ tối thiểu là một thử nghiệm phổ biến.

Môi trường

Nhiều PCB hoạt động trong môi trường ẩm ướt, do đó, một thử nghiệm phổ biến đối với PCB là khả năng hấp thụ nước. Trong các loại thử nghiệm này, PCB được cân trước và sau khi đặt trong môi trường ẩm ướt và bất kỳ sự thay đổi đáng kể nào về trọng lượng đều dẫn đến loại không đạt.

Độ sạch

Độ sạch:  Độ sạch đối với PCB là khả năng chống lại các yếu tố môi trường như ăn mòn và độ ẩm. Nói chung, máy kiểm tra bo mạch điện tử cho các thử nghiệm này bao gồm phân tích PCB trước và sau khi chúng trải qua các điều kiện môi trường khác nhau.

Nguyên lý máy kiểm tra bo mạch điện tử

Nguyên lý kiểm tra mạch bo mạch điện tử PCB

Kiểm tra trong mạch (ICT)

Máy kiểm tra bo mạch điện tử là một phương pháp kiểm tra PCB phổ biến mà nhiều nhà sản xuất PCB thích sử dụng và nó có thể tìm ra  98% lỗi . Phương pháp kiểm tra này sử dụng các bước và thiết bị kiểm tra PCB đặc biệt, bao gồm:

Máy kiểm tra trong mạch:  

Hệ thống máy kiểm tra chứa một ma trận gồm hàng trăm hoặc hàng nghìn trình điều khiển và cảm biến, thực hiện các phép đo để kiểm tra.

Vật cố định:  

Vật cố định kết nối với thiết bị kiểm tra trong mạch và là bộ phận tương tác trực tiếp với bảng đang được kiểm tra. Vật cố định này trông giống như một chiếc giường đinh và được thiết kế dành riêng cho bảng được đề cập. Mỗi “đinh” hoặc điểm cảm biến, kết nối với các điểm có liên quan trên bảng kiểm tra, cung cấp thông tin trở lại cho người kiểm tra. Đồ đạc thường là phần đắt nhất của hệ thống này.

Phần mềm: 

 Phần mềm dành cho người kiểm tra hướng dẫn hệ thống thực hiện các kiểm tra nào đối với từng loại bo mạch đang được kiểm tra và đưa ra các tham số để đạt hoặc không đạt.

Sử dụng phương pháp ICT, nhà sản xuất có thể kiểm tra các thành phần riêng lẻ và đo hiệu suất của chúng, bất kể các thành phần khác được gắn vào chúng. Nói chung, loại thử nghiệm này là tốt nhất cho các mạch 3 analog vì nó tốt nhất để đo điện trở, điện dung và các biện pháp tương tự khác.

Ngoài ra, chi phí của thiết bị có nghĩa là phương pháp thử nghiệm này phù hợp nhất cho thử nghiệm cuối cùng đối với các sản phẩm có khối lượng lớn, ổn định, không dành cho các sản phẩm có khối lượng thấp hoặc các giai đoạn thử nghiệm ban đầu khi thiết kế có thể thay đổi nhiều lần.

Máy kiểm tra bo mạch điện tử

Thử nghiệm trong mạch không cố định (FICT)

Thử nghiệm trong mạch không cố định (FICT), còn được gọi là thử nghiệm đầu dò bay , là một loại CNTT-TT hoạt động mà không cần các thiết bị cố định tùy chỉnh, giúp giảm tổng chi phí thử nghiệm. Được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1986 , FICT sử dụng một vật cố định đơn giản để giữ bảng trong khi các chốt kiểm tra di chuyển xung quanh và kiểm tra các điểm liên quan trên bảng bằng chương trình do phần mềm điều khiển. Kể từ khi được giới thiệu, FICT đã được sử dụng rộng rãi trong toàn ngành sản xuất điện tử vì tính linh hoạt của nó.

Thử nghiệm FICT được sử dụng cho những thứ giống như CNTT-TT truyền thống, nhưng do cách thức tiến hành thử nghiệm, nó mang lại những ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Mặc dù FICT có thể thích ứng với các bo mạch mới một cách nhanh chóng, dễ dàng và tiết kiệm chi phí, nhưng với một thay đổi lập trình đơn giản, nó có xu hướng chậm hơn so với ICT truyền thống. Chất lượng này làm cho nó trở thành một phương pháp thử nghiệm lý tưởng cho các thử nghiệm sản xuất nhỏ và thử nghiệm nguyên mẫu nhưng kém hiệu quả hơn đối với sản xuất quy mô lớn.

Máy kiểm tra tính năng PCB

Kiểm tra mạch chức năng

Máy kiểm tra bo mạch điện tử sẽ kiểm tra mạch chức năng đúng như tên gọi của nó — nó kiểm tra chức năng của mạch. Loại thử nghiệm này luôn xuất hiện ở phần cuối của kế hoạch sản xuất, sử dụng máy kiểm tra chức năng để kiểm tra xem PCB hoàn thiện có hoạt động theo thông số kỹ thuật hay không.

Dưới đây là một số câu trả lời cho các câu hỏi phổ biến về kiểm tra mạch chức năng và cách chúng hoạt động:

– Làm thế nào để kiểm tra chức năng làm việc? Máy kiểm tra chức năng có nhiều loại nhưng nhìn chung có chung chức năng — chúng mô phỏng môi trường cuối cùng mà PCB được cho là hoạt động. Người kiểm tra chức năng thường làm như vậy bằng cách giao tiếp với PCB thông qua các điểm đầu dò kiểm tra hoặc đầu nối cạnh của nó và kiểm tra để chứng nhận rằng PCB hoạt động theo thông số kỹ thuật thiết kế.

– Các mạch chức năng có giống như CNTT-TT không?  Ở một khía cạnh nào đó, các bài kiểm tra mạch chức năng tương tự như ICT ở chỗ chúng sử dụng các đầu nối để gắn vào bo mạch. Trong trường hợp thiết bị kiểm tra mạch chức năng, chúng sử dụng thiết bị chân cắm pogo để kết nối với PCB và thường cần ít chân cắm hơn thiết bị cố định ICT. Sau đó, thiết bị kiểm tra sẽ chạy các chương trình để kiểm tra PCB, đảm bảo rằng thiết bị hoạt động chính xác như dự kiến.

– Khi nào kiểm tra mạch chức năng xảy ra?  Như đã nêu trước đây, máy kiểm tra bo mạch điện tử chức năng là loại kiểm tra cuối cùng cần hoàn thành trong kế hoạch sản xuất PCB, đảm bảo rằng sản phẩm ra mắt hoạt động theo thông số kỹ thuật.

– Kiểm tra mạch chức năng đánh giá điều gì?  Nói chung, các bài kiểm tra mạch chức năng chỉ xem xét toàn bộ chức năng của sản phẩm và chấm điểm sản phẩm trên cơ sở đạt hoặc không đạt. Do đó, đây không phải là phương pháp thử nghiệm lý tưởng cho các nguyên mẫu ban đầu vì nó không xác định chi tiết về lỗi của sản phẩm.

Thử nghiệm quét ranh giới của máy kiểm tra bo mạch điện tử

Kiểm tra quét ranh giới xem xét các đường dây trên PCB và được sử dụng rộng rãi như một cách để kiểm tra các mạch tích hợp khi không thể tiếp cận tất cả các nút của mạch. Trong loại thử nghiệm này, các tế bào được đặt trong dây dẫn từ silicon đến các chân bên ngoài, kiểm tra chức năng của bo mạch.

Chất lượng khác biệt lớn của loại thử nghiệm này là khả năng đánh giá một bảng mà không cần tiếp cận tất cả các nút của nó. Chất lượng này là một chất lượng quan trọng để đánh giá các mạch tích hợp có nhiều lớp và mật độ cao do các loại PCB này đã trở nên phổ biến hơn trong những năm gần đây.

Trên thực tế, Máy kiểm tra bo mạch điện tử là  phương pháp kiểm tra khá linh hoạt và có thể được sử dụng cho một số ứng dụng, bao gồm kiểm tra cấp hệ thống, kiểm tra bộ nhớ, lập trình flash và mô phỏng bộ xử lý trung tâm (CPU), cùng các chức năng khác. Nó thường được sử dụng trong lĩnh vực dịch vụ để phát hiện các vấn đề trong các hệ thống đang hoạt động.

Máy kiểm tra bo mạch điện tử PCB

Máy kiểm tra bo mạch điện tử với thiết kế tốt hơn

Thiết kế cho sản xuất

DFM là quá trình sắp xếp cấu trúc liên kết PCB có tính đến quy trình sản xuất. Với tâm lý thiết kế này, cấu trúc liên kết bố trí PCB nhằm giảm thiểu các sự cố thường xảy ra trong quá trình chế tạo và lắp ráp, bao gồm:

– Mảnh và đảo:  Các mảnh đồng nổi tự do trên lớp PCB có thể gây ra sự cố trong thiết kế PCB, điều này có xu hướng xảy ra khi thiết kế bao gồm một số khu vực có đảo đồng nhỏ giữa các dấu vết. Các mảnh này có thể bị vỡ ra và gây nhiễu trên các bộ phận khác của bo mạch và các đảo, trở kháng theo dõi, theo dõi không chính xác, trở kháng và các vấn đề khác.

– Cầu hàn:  Khi dấu vết và chốt được đặt quá gần nhau và mặt nạ hàn không được sử dụng trong thiết kế, mối hàn có thể tạo cầu nối giữa các chốt, gây ra đoản mạch và ăn mòn cùng với các vấn đề khác.

– Đồng đến cạnh:  Đôi khi, đồng trên PCB quá gần với cạnh của bảng, gây ra hiện tượng đoản mạch trong quá trình khắc khi có dòng điện chạy qua.

Thiết kế để lắp ráp

Đối với bất kỳ bộ phận lắp ráp PCB nào, điều cần thiết là phải gắn các bộ phận một cách an toàn vào bảng mạch. Thật không may, làm như vậy có thể khó khăn khi thiết kế khó lắp ráp, đó là lý do tại sao DFA là cần thiết. Với DFA, mục tiêu là xác định cách thiết kế PCB sao cho nhà lắp ráp có thể hoàn thành công việc của họ một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Quy trình DFA bao gồm các bước sau:

– Giảm thiểu nguyên liệu đầu vào.

– Chọn các thành phần dễ dàng có sẵn.

– Cung cấp cho các thành phần một lượng không gian thích hợp giữa nhau.

– Áp dụng các tiêu chuẩn chung về thiết kế PCB.

– Đánh dấu các thành phần chính xác và rõ ràng.

Thiết kế để kiểm nghiệm

DFT là một loại thiết kế giúp thử nghiệm kỹ lưỡng hơn và ít tốn kém hơn. Về cơ bản, PCB được thiết kế có lưu ý đến DFT được thiết kế để giúp dễ dàng phát hiện và định vị lỗi. Bằng cách này, việc chạy thử nghiệm nhanh chóng và chính xác sẽ dễ dàng hơn, giảm lượng thời gian cần thiết để thử nghiệm. Để điều này hoạt động, các nhà thiết kế phải biết chính xác loại phương pháp thử nghiệm nào họ sẽ sử dụng ở từng giai đoạn sản xuất và thiết kế PCB để hoạt động tối ưu với chúng.

DFT có thể yêu cầu rất nhiều nỗ lực thiết kế và kỹ thuật bổ sung trong quy trình thiết kế PCB, dễ dàng bù đắp lượng thời gian tiết kiệm được trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, lượng thời gian đã bỏ ra dễ dàng được bù đắp bằng việc giảm tổng chi phí sản xuất. Với các lỗi dễ tìm thấy hơn, PCB có lỗi tiềm ẩn sẽ ít bị gửi đi hơn, giảm chi phí cho sự không hài lòng của khách hàng và khả năng thu hồi.

Thiết kế cho chuỗi cung ứng

Một điều mà nhiều nhà thiết kế không xem xét là vòng đời của sản phẩm hoặc thành phần. Thông thường, một số thành phần nhất định trở nên lỗi thời trong vòng đời sản phẩm của PCB và việc tìm nguồn thành phần đó theo cách tiết kiệm chi phí trở nên khó khăn hơn. Điều cần thiết là phải xem xét vòng đời của thành phần khi thiết kế sản phẩm mới bằng kỹ thuật DFSC.

Lưu ý về vòng đời bao gồm trao đổi với một nhà sản xuất hợp đồng điện tử có kinh nghiệm để xác định tình trạng còn hàng và tìm nguồn cung ứng thay thế cho các thành phần của PCB ngay từ đầu trong quá trình thiết kế. Về lâu dài, chiến lược DFSC này sẽ giúp tiết kiệm tiền bằng cách đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho thiết kế PCB.

Các máy phổ biến ứng dụng nhiều trong nghành điện tử do CNC VINA cung cấp như: Máy tự động ngành điện tử, Máy cắt bản mạch, Máy phun nhựa thông bản mạch, Máy phun nhựa thông và nhúng thiếc