AOI, ICT/MDA và FVT/FCT
Hiện nay, các phương pháp kiểm tra đối với bảng mạch lắp ráp (PCB Assembly) trong ngành công nghiệp có thể chia thành ba phần chính là AOI, ICT/MDA và FVT/FCT. Ngoài ra, một số người cũng sử dụng X-Ray để kiểm tra toàn bộ trên dây chuyền SMT, nhưng phương pháp này không phổ biến nên trong bài viết này sẽ không được đưa vào thảo luận. Ngoài ra, có một số bạn đọc đã hỏi về sự khác biệt giữa ATE (Auto Test Equipment) và ICT/MDA. Cuối bài viết, tôi sẽ giải thích thêm một chút về điểm này. Đây chỉ là quan điểm cá nhân, có thể có những sai sót, mong các bạn góp ý thêm.
Dưới đây, tôi sẽ thảo luận sơ lược về ba phương pháp kiểm tra này đối với bảng mạch lắp ráp, vì hiện tại ba phương pháp này đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, nên rất khó để chỉ sử dụng một phương pháp để thay thế hoàn toàn hai phương pháp còn lại, trừ khi người ta cho rằng rủi ro là rất nhỏ và có thể bỏ qua.
AOI (Automated-Optical-Inspection)： Với sự tiến bộ và hoàn thiện của công nghệ hình ảnh, AOI đã dần được áp dụng trong nhiều dây chuyền SMT. Phương pháp kiểm tra của AOI sử dụng hình ảnh so sánh, vì vậy cần có một mẫu tiêu chuẩn được cho là sản phẩm tốt và ghi lại hình ảnh của nó, sau đó các bảng mạch khác sẽ được so sánh với hình ảnh của mẫu tiêu chuẩn để xác định chất lượng.
Vì vậy, AOI về cơ bản có thể phát hiện các vấn đề như thiếu linh kiện, hiện tượng dựng mộ “tombstone”, lỗi linh kiện, lệch vị trí, cầu nối thiếc, hàn rỗng… Tuy nhiên, nó không thể kiểm tra chất lượng hàn dưới đáy của các linh kiện như BGA IC hay QFN IC, và cũng rất khó để AOI phát hiện ra các hiện tượng hàn giả, hàn nguội. Ngoài ra, nếu đặc tính của linh kiện đã bị thay đổi hoặc có các vết nứt nhỏ (micro crack) thì AOI cũng khó nhận ra.
Tỷ lệ lỗi của AOI thường rất cao, cần các kỹ sư có kinh nghiệm để điều chỉnh máy trong một thời gian trước khi hệ thống ổn định. Do đó, khi triển khai ban đầu cho các mẫu mới, cần nhiều nhân lực để kiểm tra lại các bảng mạch bị đánh dấu là có vấn đề bởi AOI để xác định xem chúng thực sự có lỗi hay không.
ICT/MDA (In-Circuit-Test/Manufacturing-Defect-Analyzer)： Đây là phương pháp kiểm tra truyền thống. Nó có thể kiểm tra tất cả các đặc tính điện của các linh kiện thụ động thông qua các điểm kiểm tra. Một số máy kiểm tra cao cấp thậm chí còn có thể chạy chương trình trên bảng mạch cần kiểm tra để thực hiện một số chức năng kiểm tra. Nếu hầu hết các chức năng có thể thực hiện được qua chương trình, bạn có thể cân nhắc loại bỏ FVT (kiểm tra chức năng) sau đó.
Nó có thể phát hiện các lỗi như thiếu linh kiện, hiện tượng “tombstone”, lỗi linh kiện, cầu nối, sai cực và cũng có thể kiểm tra sơ bộ các vấn đề về khả năng hàn của các linh kiện chủ động như IC, BGA, QFN, nhưng đối với các vấn đề như hàn trống, hàn giả, hàn nguội thì không thể kiểm tra toàn diện do những vấn đề này có tính chất ngắt quãng, nếu trong quá trình kiểm tra có tiếp xúc thì vẫn sẽ vượt qua.
Điểm yếu của nó là bảng mạch phải có đủ không gian để đặt các điểm kiểm tra, và nếu thiết kế đồ gá không phù hợp, nó có thể làm hỏng các linh kiện điện tử hoặc thậm chí các đường mạch (trace) trên bảng mạch.
Các đồ gá kiểm tra càng cao cấp thì chi phí càng đắt, có khi lên đến hàng triệu Đài tệ.
FVT/FCT (Function Verification Test)： Phương pháp kiểm tra chức năng truyền thống (FCT/FVT) thường được kết hợp với ICT hoặc MDA. Lý do cần kết hợp với ICT hoặc MDA là vì kiểm tra chức năng cần cung cấp nguồn điện thực cho bảng mạch, và nếu một số đường dây nguồn có vấn đề ngắn mạch thì có thể dẫn đến hư hỏng bảng mạch, thậm chí có thể gây cháy bảng, gây lo ngại về an toàn lao động.
Kiểm tra chức năng cũng không thể biết được các đặc tính của linh kiện điện tử có đáp ứng yêu cầu ban đầu hay không, nghĩa là không thể đo được hiệu suất của sản phẩm; ngoài ra, kiểm tra chức năng thông thường cũng không thể kiểm tra một số mạch by-pass, điều này cần được lưu ý.
Kiểm tra chức năng có thể phát hiện tất cả các vấn đề về hàn của linh kiện, lỗi linh kiện, cầu nối, ngắn mạch, nhưng ngoại trừ mạch by-pass. Các vấn đề về hàn trống, hàn giả, hàn nguội cũng không thể kiểm tra được hoàn toàn.
Bảng so sánh AOI/ICT/MDA/FVT/FCT
| AOI | ICT/MDA | FVT/FCT | |
|---|---|---|---|
| Dựng mộ | V | V | V |
| Thiếu linh kiện | V | V | V (Mạch by-pass có thể không phát hiện) |
| Sai vị trí | V | ? | ? (Nếu không lệch quá vị trí hàn thì không phát hiện được) |
| Cầu nối thiếc | V | V | V (Mạch by-pass có thể không phát hiện) |
| Hàn rỗng | V | ? (Hầu hết có thể phát hiện) | ? (Hầu hết không phát hiện) |
| Hàn giả | ? (Hầu hết không phát hiện) | ? (Hầu hết không phát hiện) | ? (Hầu hết không phát hiện) |
| Hàn nguội | ? (Hầu hết không phát hiện) | ? (Hầu hết không phát hiện) | ? (Hầu hết không phát hiện) |
| Ngắn mạch | V | V | V (Mạch by-pass có thể không phát hiện) |
| Sai cực | V (Linh kiện có ngoại hình giống nhau sẽ không phát hiện) | V | V (Mạch by-pass có thể không phát hiện) |
| Khả năng hàn của BGA IC | X | V | V |
| Khả năng hàn của QFN IC | X | V | V |
Sự khác biệt giữa ATE (Auto Test Equipment) và ICT/MDA
Theo quan điểm của tôi, miễn là thiết bị kiểm tra được kết nối với bộ phận nạp/rút tự động để hệ thống có thể tự động kiểm tra và xác định bảng mạch là sản phẩm tốt hay lỗi, thì thiết bị đó có thể được gọi là ATE, vì ATE là viết tắt của Auto Test Equipment, nghĩa là thiết bị kiểm tra tự động. Vì vậy, ATE không thể được hiểu rộng ra là ICT. Đôi khi, một máy kiểm tra đơn giản có gắn dây chuyền tự động cũng có thể được gọi là ATE.
ICT thường đề cập đến tất cả các thiết bị hỗ trợ kiểm tra điện qua các chân kiểm tra. Theo quan điểm nghiêm ngặt, ICT chỉ ra các thiết bị kiểm tra điện tử có chất lượng cao hơn. Ngoài việc có thể chạy các chương trình cấp thấp để kiểm tra chức năng, nó còn có thể kiểm tra tất cả các mạch tích hợp (IC) và có thể kiểm tra tất cả các chức năng mà MDA có thể kiểm tra. Trong khi đó, MDA thuộc về thiết bị kiểm tra điện tử cấp thấp hơn, thường chỉ có thể kiểm tra các vấn đề Open/Short và đo lường đơn giản các linh kiện thụ động.
Nói cách khác, các thuật ngữ này đôi khi rất khó phân biệt rõ ràng về mặt ngữ nghĩa, cuối cùng chúng có thể trở thành các thuật ngữ sử dụng phổ biến trong ngành mà không có ranh giới rõ ràng. Ví dụ, với một thiết bị như TR5000, nên gọi nó là ICT hay MDA? Chức năng của nó nằm giữa hai loại, và giá cả cũng nằm giữa hai loại, vì vậy việc sử dụng như thế nào còn phụ thuộc vào sự lựa chọn.
