Flying Probe so với ICT: So sánh toàn diện về kiểm tra PCB

Giới thiệu

Trong lĩnh vực lắp ráp và kiểm tra bảng mạch in (PCB) đang phát triển nhanh chóng ngày nay, việc đảm bảo chất lượng sản phẩm cao và độ tin cậy là yếu tố then chốt đối với các nhà sản xuất PCB và các kỹ sư thiết kế điện tử. Khi tìm kiếm các giải pháp kiểm tra hiệu quả, có khả năng mở rộng và tiết kiệm chi phí, hai phương pháp nổi bật là kiểm tra trong mạch (ICT), thường được biết đến với tên gọi kiểm tra "giường đinh", và kiểm tra bằng đầu dò bay (FPT).
Cả hai đều được xem là những phương pháp kiểm tra tốt nhất, nhưng lựa chọn giữa ICT và FPT vẫn là chủ đề tranh luận kéo dài, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc và thảo luận thêm. Việc lựa chọn phương pháp kiểm tra phù hợp dựa trên quy mô sản xuất, thiết kế và yêu cầu kiểm tra khác nhau là rất quan trọng.
Hướng dẫn này là công cụ định hướng toàn diện giúp bạn hiểu rõ về hai hệ thống kiểm tra này. Nội dung bao gồm không chỉ các ví dụ thực tế và mẹo thực hành mà còn có ý kiến từ chuyên gia. Thông qua hướng dẫn này, bạn sẽ nắm được sự hiểu biết toàn diện về những điểm khác biệt chính giữa chúng—kiểm tra flying probe so với ICT, kiểm tra flying probe so với kiểm tra mạch điện (in-circuit testing)—ưu điểm của từng thiết lập kiểm tra, cũng như các tình huống mà mỗi phương pháp kiểm tra phù hợp nhất với nhu cầu kiểm tra PCB của bạn.

Flying Probe là gì Kiểm tra ?

Kiểm tra flying probe là giải pháp kiểm tra linh hoạt cao, không cần dụng cụ, phù hợp với việc thử nghiệm mẫu PCB, sản xuất số lượng nhỏ đến trung bình và kiểm tra giới thiệu sản phẩm mới (NPI). Phương pháp này loại bỏ nhu cầu sử dụng các đồ gá cố định vị trí chân, thay vào đó sử dụng các đầu dò kiểm tra di chuyển (lên tới tám hoặc nhiều hơn) được điều khiển bởi robot tiên tiến và phần mềm kiểm tra.
Ưu điểm chính của phương pháp kiểm tra này nằm ở thiết kế của nó, kết hợp tốc độ và khả năng thích ứng, cho phép tiếp xúc vật lý với các điểm kiểm tra cụ thể (các pad, via, linh kiện) trên PCB mà không cần đến các đồ gá chuyên dụng đắt tiền và tốn nhiều công sức. Hệ thống kiểm tra này rất phù hợp với các ứng dụng yêu cầu điều chỉnh thiết kế thường xuyên và đảm bảo việc cập nhật dễ dàng khi có phiên bản mới được phát hành.

Kiểm Tra Chấm Bay Hoạt Động Như Thế Nào?

1. Nhập Dữ Liệu CAD & Danh Sách Mạch: Kỹ sư kiểm tra tải toàn bộ dữ liệu thiết kế PCB (bao gồm danh sách mạch PCB) vào phần mềm kiểm tra chấm bay.
2. Tạo Chương Trình Kiểm Tra: Phần mềm kiểm tra tự động lên kế hoạch quỹ đạo di chuyển của chấm để tiếp xúc với nhiều điểm kiểm tra trên PCB.
3. Các Chấm Di Động Trong Hành Động: Các chấm tự động di chuyển từ điểm kiểm tra này sang điểm khác để thực hiện các bài kiểm tra điện trở, điện dung, mạch hở và đoản mạch.
4. Báo cáo Phạm vi Kiểm tra: Hệ thống thu thập dữ liệu thời gian thực từ mỗi mạng hoặc điểm điều khiển và ngay lập tức phát hiện các lỗi tiềm ẩn hoặc khuyết tật lắp ráp.

Kiểm tra đầu dò bay có thể bao gồm kiểm tra động đèn LED, kiểm tra hướng đặt linh kiện SMD và (nếu được cấu hình đúng) kiểm tra động Lập trình IC.

Kiểm tra Nội mạch (ICT) là gì?

Kiểm tra nội mạch (ICT), còn được gọi là kiểm tra giường đinh hoặc đơn giản là kiểm tra ICT, đã lâu nay là tiêu chuẩn công nghiệp cho sản xuất hàng loạt. Phương pháp này sử dụng thiết bị kiểm tra chuyên dụng được trang bị hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn chốt lò xo, mỗi chốt được căn chỉnh chính xác với một điểm kiểm tra hoặc nút cụ thể trên bảng mạch in.
Các máy kiểm tra ICT (còn được gọi là máy kiểm tra nội mạch) có thể kiểm tra tất cả các nút trên một bảng mạch in đồng thời chỉ với một lần nhấn, cho phép kiểm tra tự động tốc độ cao toàn bộ bảng để phát hiện các mạch hở, mạch ngắn, lỗi kỹ thuật số, cầu nối thiếc và các khuyết tật lắp ráp khác.

ICT Hoạt động Như Thế Nào?

• Thiết kế Bộ gá kiểm tra tùy chỉnh: Mỗi bo mạch in mới đều yêu cầu một thiết bị chuyên dụng với các chấu tiếp xúc đến các điểm kiểm tra cụ thể trên bo mạch in.
• Đặt bo mạch: PCB được ép xuống các chấu di động/linh hoạt này trong một thao tác duy nhất.
• Kiểm tra đồng thời: Bằng cách đưa tín hiệu vào thiết bị kiểm tra, các hệ thống ICT có thể thực hiện kiểm tra đứt mạch, ngắn mạch và giá trị linh kiện trên tất cả các mạng mạch trong một thao tác duy nhất, từ đó tối đa hóa hiệu suất.
• Báo cáo tự động: Phần mềm kiểm tra sẽ tạo ra các báo cáo toàn diện về tỷ lệ sản phẩm đạt, tỷ lệ lỗi và mức độ bao phủ kiểm tra cho từng lô.

ICP so với Kiểm tra Chổi bay: Những khác biệt chính

Tốc độ kiểm tra & Năng suất

• ICT: Cho phép kiểm tra đồng thời từng điểm kiểm tra, rất nhanh và lý tưởng cho sản xuất hàng loạt: hàng trăm bo mạch in có thể được kiểm tra mỗi giờ.
• Kiểm tra Chuyển động: Phương pháp kiểm tra này là kiểm tra tuần tự vì đầu dò di chuyển chỉ có thể tiếp xúc một điểm kiểm tra tại một thời điểm; do đó, chu kỳ kiểm tra tương đối dài, khiến nó phù hợp hơn cho sản xuất mẫu hoặc sản xuất số lượng nhỏ đến trung bình.

Yêu cầu về Đỡ gá

• ICT: Mỗi bản mạch in thiết kế bảng mạch cần một nền tảng kiểm tra chuyên dụng, được thiết kế riêng. Những nền tảng kiểm tra này có chi phí cao và thời gian chờ đợi dài, đặc biệt khi thường xuyên thay đổi.
• Kiểm tra Chuyển động: Phương pháp này không yêu cầu thiết bị đặc biệt, chỉ cần sửa đổi phần mềm. Đầu dò di động dễ điều chỉnh và chương trình kiểm tra có thể được cập nhật nhanh chóng, rút ngắn chu kỳ hiệu chỉnh.

Tính linh hoạt & Quản lý thay đổi

• ICT: Tính linh hoạt của nó không đủ. Mọi thay đổi trong thiết kế (ví dụ như thay đổi vị trí các điểm kiểm tra trên bảng mạch in) đồng nghĩa với việc thiết bị kiểm tra cần được làm lại.
• Kiểm tra Chuyển động: Phương pháp này mang lại tính linh hoạt cao và lý tưởng cho việc tạo mẫu nhanh. Mọi thay đổi thiết kế chỉ yêu cầu cập nhật duy nhất một lần vào chương trình kiểm tra.

Phạm vi kiểm tra và độ chính xác

• Kiểm tra ICT: Phân tích đồng thời nhiều điểm hơn cho phép mở rộng phạm vi kiểm tra. Phương pháp này đặc biệt hữu ích để phát hiện các vấn đề hàn nhỏ và thực hiện các bài kiểm tra tích hợp chức năng.
• Thiết bị kiểm tra Flying Probe: Phương pháp này hiệu quả trong việc phát hiện đứt mạch/ngắn mạch và phát hiện ở cấp độ linh kiện, nhưng có thể gặp một số hạn chế so với ICT đối với các điểm không thể tiếp cận.

Rủi ro và bảo trì

• Thiết bị kiểm tra ICT: Nguy cơ mòn hoặc lệch chốt fixture gây ra lỗi giả hoặc trầy xước.
• Kiểm tra Flying Probe: Tiếp xúc đầu dò nhẹ nhàng; nguy cơ hư hại bo mạch in (PCB) là rất thấp.

Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp Flying Probe và ICT

Bảng So Sánh Chi Tiết: ICT so với Flying Probe (tiếp theo)

Khi nào nên sử dụng từng hệ thống kiểm tra: Hướng dẫn thực tế

Khi Nào Nên Sử Dụng Kiểm Tra Bằng Đầu Dò Bay

• Công việc kiểm tra PCB của bạn là mẫu thử nghiệm, NPI giai đoạn đầu hoặc lô nhỏ.
• Bố trí vẫn đang thay đổi – cần khả năng thích ứng nhanh và linh hoạt.
• Bạn cần một giải pháp kiểm tra nhanh chóng và tiết kiệm chi phí, loại bỏ thời gian chờ đợi và chi phí cho các nền tảng kiểm tra.
• Phân tích DFT hoặc DFM đang được thực hiện; bạn cần lặp lại các điểm kiểm tra.
• Các điểm kiểm tra trên bảng mạch in được phân bố ở những khu vực có mật độ cao và khó tiếp cận.

Khi Nào Nên Sử Dụng ICT/Kiểm Tra Trong Mạch

• Thiết kế mạch của bạn đã hoàn tất và bạn đang tăng dần sản lượng sản xuất.
• Hiệu suất cao (kiểm tra đồng thời) và thời gian kiểm tra từng thẻ ngắn nhất có thể là yếu tố then chốt.
• Ngân sách cho phép đầu tư ban đầu vào thiết bị kiểm tra, từ đó tạo ra lợi nhuận trong các ứng dụng quy mô lớn hơn.
• Cần thực hiện kiểm tra chức năng, lập trình linh kiện và các kiểm tra mạch nội tiếp khác.
• Bố trí của các bảng mạch in không nên thay đổi nhiều trong chu kỳ sản xuất tiếp theo.

Kết hợp Kiểm tra Đầu dò và Kiểm tra Mạch nội tiếp

Tại sao nên sử dụng kiểm tra lai? Việc kết hợp kiểm tra đầu dò bay liên tiếp và kiểm tra mạch nội tiếp có thể đáp ứng nhu cầu kiểm tra lắp ráp đa dạng của các dây chuyền sản xuất bảng mạch in hiện đại, từ xác minh thiết kế đến sản xuất hàng loạt:

• Các đầu dò bay giúp phát triển chiến lược kiểm tra ban đầu, xác định các vấn đề kiểm tra trong thiết kế và hỗ trợ các lệnh thay đổi kỹ thuật (ECO).
• Sau khi xác định được thiết kế và các điểm kiểm tra, hãy đầu tư vào thiết bị công nghệ thông tin và truyền thông để thực hiện kiểm tra hiệu quả và sản xuất nhanh chóng với khối lượng lớn.

Các câu hỏi thường gặp về ICT và Kiểm tra Đầu dò bay

Câu hỏi: Phương pháp kiểm tra nào tốt nhất cho xác nhận DFM/DFT?

A: Các phép đo bằng đầu dò bay mang lại những lợi thế vượt trội cho việc lặp lại thiết kế và các nỗ lực thiết kế định hướng sản xuất. Chúng không yêu cầu lắp đặt phần cứng và cho phép phản hồi nhanh chóng trước các thay đổi trong thiết kế.

Q: Sự khác biệt chính giữa đầu dò bay và kiểm tra mạch nội tại là gì?

A: Công nghệ ICT sử dụng hệ thống tiếp điểm dạng giường đinh (bed of nails) để kiểm tra đồng thời tất cả các điểm nối trên bảng mạch in, làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng sản xuất số lượng lớn với chi phí thấp. Ngược lại, phương pháp kiểm tra bằng đầu dò di chuyển sử dụng cách thức kiểm tra tuần tự (đầu dò di động), phù hợp với sản xuất số lượng nhỏ và có khả năng linh hoạt xử lý nhiều thay đổi trên bảng mạch in.

Q: Kiểm tra bằng đầu dò bay có thể thực hiện kiểm tra chức năng đầy đủ không?

A: Mặc dù khả thi đối với các mạch đơn giản, nhưng ICT (cùng với các thiết bị chức năng) thường được sử dụng phổ biến hơn để xác minh đầy đủ hoạt động của một mạch.

Q: Rủi ro khi chỉ dựa vào một hệ thống kiểm tra duy nhất là gì?

A: Việc dựa vào một phương pháp kiểm tra duy nhất có thể dẫn đến bỏ sót các lỗi hoặc tắc nghẽn trong quá trình ra mắt sản phẩm mới và sản xuất hàng loạt. Việc kết hợp hai phương pháp kiểm tra (hoặc bổ sung thêm kiểm tra quang học tự động hoặc kiểm tra tia X) có thể đáp ứng mọi yêu cầu về độ bao phủ kiểm tra.

Q: Tốc độ của ICT so với flying probe nhanh như thế nào?

A: Các hệ thống ICT thường có thể kiểm tra hàng trăm bo mạch in mỗi giờ. Trong khi đó, phương pháp kiểm tra flying probe có thể chỉ kiểm tra được vài chục bo mạch mỗi giờ, tùy thuộc vào độ phức tạp của bo mạch.

Kết luận: Phương pháp kiểm tra tốt nhất cho nhu cầu PCB của bạn

Việc lựa chọn giữa kiểm tra trong mạch và kiểm tra đầu dò bay cuối cùng phụ thuộc vào yêu cầu sản xuất, độ phức tạp của bảng mạch, ngân sách và thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Kiểm tra đầu dò bay nổi bật ở các giai đoạn đầu, nhanh chóng và đổi mới trong phát triển sản phẩm, cho phép lặp lại thiết kế nhanh chóng và phản hồi tức thì. Kiểm tra trong mạch, với thiết bị chuyên dụng và khả năng kiểm tra đồng thời, cung cấp phạm vi kiểm tra toàn diện, nhanh chóng và hiệu quả về chi phí cho các dây chuyền lắp ráp đã trưởng thành, ổn định và quy mô lớn.