Hầu hết các nhà máy vẫn đổ lỗi cho lò nung khi các bo mạch bắt đầu bị loại bỏ ở giai đoạn kiểm tra ICT, và tôi thành thật cho rằng thói quen đó phản ánh rõ hơn sự lười biếng trong văn hóa tìm kiếm nguyên nhân gốc rễ hơn là vấn đề của chính quá trình hàn lại, bởi vì bo mạch thường đã bị hư hỏng từ trước đó — trong quá trình in mạch, trong quá trình lấy bo mạch, trong quá trình lắp linh kiện, hay trong những thao tác được cho là thông thường mà mọi người không còn thắc mắc gì nữa. Đó chính là phần mà mọi người thường bỏ qua.
Tóm tắt? Nhầm nghi phạm rồi.
Tôi đã từng chứng kiến các đội ngũ mải mê ngắm nhìn những mối hàn sáng bóng và tranh cãi về các đường cong nhiệt, trong khi những vấn đề thực sự lại nằm ngay ở khâu trước đó, rõ mồn một trước mắt: dữ liệu tâm điểm bị lệch, sự mòn vòi phun mà chẳng ai muốn ghi chép, việc định vị bộ cấp vật liệu thì cẩu thả vừa đủ để trốn tránh trách nhiệm, và các linh kiện được đặt xuống như thể “cũng tạm được” – một câu nói có thể làm giảm năng suất nhanh hơn bất kỳ loại keo hàn kém chất lượng nào. Điều đó xảy ra. Rất thường xuyên.
Tiêu chuẩn gia công lắp đặt bề mặt của NASA không coi độ nghiêng, phần nhô ra, hiện tượng cầu nối chất hàn hoặc sai lệch vị trí là các khuyết tật thuộc loại thẩm mỹ. Tiêu chuẩn này coi chúng là các điều kiện dẫn đến việc loại bỏ sản phẩm. Đó không phải là sự cứng nhắc quá mức của bộ máy hành chính. Đó là kết quả của kinh nghiệm thực tiễn. Một khi hình học bị sai lệch, các vấn đề về tính năng điện thường sẽ theo sau. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Và đây là sự thật phũ phàng: khi các kỹ sư nói đến “lỗi hàn”, họ thường muốn nói rằng “tôi vẫn chưa xác định được nguyên nhân thực sự”.”
Mạch hở không chỉ đơn thuần là đối lập của mạch chập. Mọi người thường nói như vậy, đúng là thế, nhưng cơ chế hỏng hóc của hai loại này khác biệt đến mức việc gộp chung chúng lại thường làm phức tạp quá trình điều tra. Mạch hở thường xuất phát từ các vấn đề về “thiếu hụt” — diện tích tiếp xúc thực tế không đủ, khả năng bám dính kém, đầu nối bị bong tróc, độ đồng phẳng kém, hoặc một vết nứt bắt đầu từ kích thước vi mô rồi sau đó gây ra hậu quả nghiêm trọng. Ngược lại, mạch chập lại là vấn đề do sự chật chội. Quá nhiều hàn ở những nơi khoảng cách đã chật hẹp. Sai lệch do xoay. Dây dẫn bị lệch. Chất hàn lan ra những nơi không nên. Cùng một bảng mạch. Cơ chế hỏng hóc khác nhau. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Ba từ. Vị trí quan trọng hơn.
Nhưng đó chính là lập luận mà nhiều giám đốc sản xuất vẫn còn phản đối, chủ yếu vì các lỗi liên quan đến vị trí lắp đặt rất khó chịu. Chúng không phải lúc nào cũng bộc lộ một cách rõ rệt. Chúng lén lút xuất hiện. Một điện trở có thể nằm lệch tâm một chút mà trông vẫn hoạt động bình thường. Một chip QFP có thể xoay một góc rất nhỏ, qua quá trình hàn lại, vượt qua tiêu chuẩn AOI lỏng lẻo, rồi lại hỏng hóc do rung động hoặc chu kỳ nhiệt vài tuần sau đó. Một gói sản phẩm có thể được lắp đặt với độ nghiêng nhẹ, hàn “ổn”, xuất xưởng, và sau đó quay trở lại dưới dạng lỗi ẩn không liên tục khiến người ta phải mất hàng giờ để gỡ lỗi. Đó là loại lỗi khiến các kỹ thuật viên phải chửi thề ngay tại bàn làm việc.
Theo kinh nghiệm của tôi, một khi bạn bắt đầu xem xét Kiểm soát chất lượng quy trình Thay vì chỉ là kết quả cuối cùng, mô hình này nhanh chóng trở nên rõ ràng. Không thanh lịch. Không mang tính lý thuyết. Chỉ đơn giản là rõ ràng.
Và không, việc khớp hoạt động được một lần không có nghĩa là khớp đó khỏe mạnh. Điều đó chỉ có nghĩa là khớp đã hoạt động được một lần.
Một bài đánh giá năm 2024 trên kho lưu trữ PMC đã nêu rõ quan điểm chính: độ tin cậy của vỏ gói và mối hàn luôn phải chịu áp lực liên tục từ các chu kỳ nhiệt và ứng suất cơ học, và những tác động đó không quan tâm liệu mối hàn có trông chấp nhận được vào ngày đầu tiên hay không. Nếu linh kiện bị lắp lệch tâm, nếu phân bố ứng suất không đồng đều, hoặc nếu bề mặt tiếp xúc của mối hàn ban đầu đã yếu kém, thì điều kiện thực tế sẽ “hoàn tất” công việc. Sốc vận chuyển góp phần vào điều đó. Rung động cũng vậy. Nhiệt độ cũng vậy. Thực ra, đó là một bộ ba hoàn hảo—nếu mục tiêu của bạn là những rắc rối về bảo hành. Đó cũng chính là lý do tại sao cần phải... Hệ thống kiểm tra SMT không phải là những tiện ích xa xỉ dành cho các nhà máy sang trọng; đó chính là cách các dây chuyền sản xuất chuyên nghiệp ngừng tự lừa dối bản thân. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Thông thường, người trực ca biết rõ hơn những gì được nêu trong báo cáo lỗi
Tuy nhiên, hầu hết các báo cáo lỗi lại được “làm sạch” một cách kỳ lạ. “Mở tại U14.” “Chập mạch tại J3.” “Lo ngại về quá trình hàn lại.” Được rồi. Nhưng thực sự đã xảy ra chuyện gì?
Khi nhìn thấy các vấn đề phát sinh, tôi không bắt đầu từ lò nướng. Tôi bắt đầu từ những nguyên nhân tiềm ẩn xấu xí, nhàm chán mà chẳng ai muốn đề cập trong các cuộc họp quản lý: đầu vòi phun mòn, độ lệch bước của bộ nạp, thư viện gói linh kiện lỗi thời, độ cao trục Z không ổn định, bảng mạch bị cong, dụng cụ hỗ trợ yếu kém, các điểm kết nối có độ đồng phẳng kém. Đó mới là danh sách thực tế trên dây chuyền sản xuất. Không hấp dẫn chút nào. Nhưng rất thực tế.
Các điểm ngắn mạch lại dẫn tôi đi theo một hướng khác. Tôi bắt đầu tìm kiếm các điểm tắc nghẽn — các chân dẫn có khoảng cách nhỏ, sai lệch góc xoay, bột hàn bị lan rộng, khoảng cách không ổn định, lực đặt linh kiện hơi quá mạnh, các chân đỡ không nằm đúng vị trí cần thiết, thậm chí có thể là hiện tượng uốn cong bo mạch trong quá trình đặt linh kiện. Và đúng vậy, hiện tượng cầu hàn hoàn toàn có thể “xuất hiện” trước khi nung chảy. Các tiêu chí SMT của NASA rất rõ ràng về hiện tượng cầu hàn và sự lệch vị trí của keo hàn xâm nhập vào khoảng trống. Họ không viết những điều đó chỉ để cho vui. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Vì vậy, khi ai đó nói: “Lò nướng là nguyên nhân”, phản ứng đầu tiên của tôi thường là: có thể. Nhưng chắc chắn không phải chỉ có vậy.
Các nhà máy đã đi vào hoạt động ổn định không chỉ dựa vào một điểm kiểm tra duy nhất
Đây chính là lúc những người trưởng thành trong phòng bắt đầu tách biệt mình khỏi đám du khách.
Trong báo cáo thường niên năm 2024, Helios đã mô tả các hoạt động sản xuất điện tử sử dụng công nghệ SMT tốc độ cao kết hợp với kiểm tra bột hàn 3D, kiểm tra AOI 3D, kiểm tra tia X, thử nghiệm chức năng và khả năng truy xuất nguồn gốc số seri. Quy trình này rất quan trọng vì không có máy móc nào có thể nắm bắt được toàn bộ sự thật. Hệ thống kiểm tra bột hàn (SPI) đánh giá khối lượng và độ chính xác. Hệ thống đặt linh kiện (Placement) theo dõi tọa độ và hành vi lấy linh kiện. Hệ thống kiểm tra AOI đánh giá hình học. Hệ thống kiểm tra tia X phát hiện các cấu trúc hàn ẩn. Kiểm tra chức năng đánh giá dòng điện. Khả năng truy xuất nguồn gốc ghi lại các mẫu dữ liệu ngay cả khi con người đã quên chúng. Đó chính là vòng lặp. Đó là lý do tại sao đầu tư vào các giải pháp tốt hơn Máy đặt và lấy linh kiện Nếu không siết chặt kỷ luật dữ liệu, bạn chỉ mới đi được một nửa chặng đường. Dữ liệu rác dù nhanh đến đâu vẫn chỉ là rác. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Và môi trường sản xuất làm thay đổi bản chất của sự cố, điều mà nhiều nhà cung cấp thường bỏ qua. Trong Dây chuyền sản xuất mẫu thử nghiệm quy mô nhỏ, sự hỗn loạn khi chuyển đổi mới là vấn đề nghiêm trọng nhất. Cuộn băng sai. Cực tính sai. Thư viện đã được cập nhật ở một trạm nhưng lại không được cập nhật ở trạm khác. Lỗi cài đặt do con người gây ra dù đã tuân thủ quy trình. Trong Dây chuyền sản xuất hàng loạt tốc độ cao, nguy cơ ở đây lại khác: sự sai lệch nhỏ nhưng lặp đi lặp lại, nhân lên theo khối lượng cho đến khi trở thành vấn đề về kế toán. Cùng một cơ chế. Nhưng mức độ ảnh hưởng thì khác.
Các đợt thu hồi sản phẩm không quan tâm đến việc lỗi của bạn có phải là “nhỏ” hay không”
Đây là lúc cuộc trò chuyện không còn mang tính lý thuyết nữa.
Không phải mọi sự cố điện nào được liệt kê dưới đây đều xuất phát từ khâu lắp đặt. Tôi không nói như vậy. Điều tôi muốn nói là ngành công nghiệp này vẫn cứ coi các sự cố chập mạch và hở mạch điện như những vấn đề nhỏ nhặt về bảo trì, cho đến khi chúng lan ra ngoài tòa nhà và trở thành tình huống khẩn cấp của người khác.
Hãng tin Reuters đưa tin vào tháng 2 năm 2024 rằng Honda đã thu hồi 750.000 xe tại Hoa Kỳ do cảm biến trọng lượng ghế hành khách phía trước có thể bị nứt và gây chập điện; đồng thời Reuters cũng cho biết Honda đã nhận được 3.834 yêu cầu bảo hành liên quan đến vấn đề này. Hãy đọc lại con số đó—3.834 yêu cầu bảo hành. Con số này chính là minh chứng cho câu “chúng tôi sẽ theo dõi tình hình” sau khi lỗi đã lọt qua hệ thống kiểm soát. (reuters.com)
Rồi còn có một vụ lùm xùm lớn hơn nữa. Hãng tin Reuters đưa tin vào tháng 9 năm 2023 rằng Hyundai và Kia đã thu hồi tổng cộng 3,37 triệu xe tại Mỹ do nguy cơ cháy nổ liên quan đến chập điện. Trong các báo cáo sau đó, Hyundai cho biết họ đã nhận được báo cáo về 21 vụ cháy và 21 sự cố nhiệt khác, trong khi Kia nhận được báo cáo về ít nhất 10 vụ cháy và sự cố nóng chảy đã được xác nhận. Điều này không còn là chỉ số KPI về chất lượng nữa. Đây là tin tức quốc gia. (reuters.com)
Còn về lĩnh vực thiết bị y tế thì sao? Tình hình còn nghiêm trọng hơn nữa. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã công bố lệnh thu hồi loại 2 năm 2024 đối với hệ thống Philips Azurion, trong đó nêu rõ rằng một sự cố chập mạch tiềm ẩn trong cụm bảng mạch in của bộ biến tần nguồn có thể làm cháy cầu chì và khiến hệ thống ngừng hoạt động, dẫn đến nguy cơ trì hoãn hoặc phải hủy bỏ ca phẫu thuật. Câu nói đó đủ để làm tỉnh ngộ bất kỳ ai vẫn còn coi sự cố chập mạch chỉ là một rắc rối vặt vãnh đáng bỏ qua. (accessdata.fda.gov)
Vậy nên, đúng vậy — tôi cho rằng vẫn còn quá nhiều nhà máy lắp ráp mạch in (SMT) đánh giá thấp rủi ro về điện. Họ quá chú trọng vào sản lượng đơn vị mà lại coi nhẹ chi phí phát sinh từ một lỗi tiềm ẩn không được phát hiện. Đó là cách tính toán sai lầm.
Điều mà hàng phòng ngự thực sự cần chú ý
| Cơ chế hỏng hóc | Điều kiện kích hoạt vị trí điển hình | Kết quả điện thường gặp | Điều đầu tiên cần kiểm tra |
|---|---|---|---|
| Phần nhô ra bên hông trên các chi tiết chip | Vị trí lệch, căn giữa không chính xác, điểm gốc thư viện sai | Mở, tiếp xúc không liên tục, mối hàn góc yếu ở một bên | Tâm của thư viện, căn chỉnh vòi phun, độ lặp lại khi đặt |
| Sự lệch hoặc xoay với khoảng cách chân cắm nhỏ | Sự lệch bước của bộ nạp, lỗi xoay của bộ thu, hiệu chỉnh điểm chuẩn không chính xác | Chập mạch giữa các dây dẫn liền kề, đứt mạch không do ẩm ướt | Chỉ số định vị bộ nạp, hiệu chỉnh góc quay, bù đắp bảng mạch |
| Góc nghiêng một phần hoặc độ đồng phẳng kém | Lỗi độ cao trục Z, vòi phun bị mòn, bao bì hoặc bảng mạch in bị cong | Khe hở tiềm ẩn, mối nối lỏng lẻo, mối nối dễ nứt | Kiểm soát độ đồng phẳng, tình trạng vòi phun, lực đặt |
| Dán lớp cách ly trước khi nung lại | Sử dụng lực quá mức, giá đỡ bảng không ổn định, chất bôi trơn không được phân phối đều | Cầu hàn, khối lượng mối hàn không đủ | Mối tương quan giữa SPI và vị trí đặt, hiệu chuẩn đầu dò, độ ổn định của băng tải |
| Các gói hàng nặng hơn và không nằm chính giữa | Việc lắp đặt không chính xác kèm theo rung động hoặc va đập sau đó | Vết nứt trên bề mặt, thỉnh thoảng hở ra | Dữ liệu xu hướng bù trừ, lịch sử AOI/chụp X-quang, thử nghiệm chịu tải |
Bảng đó chính là thứ mà các đội nên dán lên tường. Thật đấy.
Bởi vì các triệu chứng liên quan đến máy móc, hàn và điện có mối liên hệ với nhau — nhưng chúng không phải là cùng một sự cố. Nếu gộp các yếu tố này lại với nhau, bạn sẽ chỉ nhận được những quan niệm sai lầm thay vì tìm ra nguyên nhân gốc rễ. Hãy tách chúng ra, và mọi thứ sẽ trở nên rõ ràng. Thông thường là vậy.
Câu hỏi thường gặp
Điều gì gây ra hiện tượng đứt mạch điện trong quá trình lắp ráp SMT?
Các lỗi hở mạch trong quá trình lắp ráp SMT là những điểm đứt gãy trên đường dẫn dòng điện dự kiến, thường xảy ra khi linh kiện được lắp đặt không thể hình thành hoặc duy trì kết nối kim loại ổn định với điểm tiếp xúc (pad) do sai lệch vị trí, nghiêng, độ đồng phẳng kém, hình dạng mối hàn không đủ tiêu chuẩn, hoặc sự phát triển vết nứt sau này dưới tác động của ứng suất. Trong ngôn ngữ hàng ngày tại nhà máy, điều đó có nghĩa là các bo mạch có thể vượt qua kiểm tra lần đầu, nhưng sau đó bị lỗi, hoặc gây ra những rắc rối kiểu “không tìm thấy lỗi” kinh điển trong quá trình gỡ lỗi. Tôi đã chứng kiến mô hình đó nhiều lần hơn mức tôi mong muốn. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Điều gì gây ra hiện tượng chập điện sau quá trình lắp ráp?
Sự chập điện sau quá trình đặt linh kiện là hiện tượng kết nối dẫn điện không mong muốn giữa các điểm tiếp xúc, chân dẫn hoặc các điểm hàn liền kề, thường xảy ra khi sự lệch hướng, xoay, sự lan rộng của hỗn hợp hàn, lực đặt quá mạnh hoặc kiểm soát khoảng cách kém khiến hàn nóng chảy tạo cầu nối giữa các điểm lẽ ra phải được cách ly. Nói một cách thẳng thắn hơn: khoảng dung sai của quy trình quá hẹp, và dây chuyền sản xuất đã không thể đáp ứng được yêu cầu. Đôi khi hiện tượng cầu nối này rất rõ ràng. Đôi khi nó chỉ chờ đợi sự xâm nhập của tạp chất, độ ẩm hoặc nhiệt độ cao để làm tình hình trở nên tồi tệ hơn. (s3vi.ndc.nasa.gov)
AOI có thể phát hiện các cơ chế hỏng hóc liên quan đến việc lắp đặt không?
AOI có thể phát hiện nhiều nguyên nhân lỗi liên quan đến việc lắp đặt bằng cách xác định các linh kiện bị thiếu, xoay, lệch, bong tróc hoặc lệch vị trí, nhưng nó không thể dự đoán một cách đáng tin cậy mọi trường hợp đứt mạch tiềm ẩn vì một số mối hàn yếu vẫn đáp ứng các tiêu chuẩn hình học trực quan và chỉ bị hỏng sau này khi trải qua các chu kỳ nhiệt, rung động hoặc tải trọng. Đó là lý do tại sao tôi không tin tưởng hoàn toàn vào AOI — và không ai vận hành một dây chuyền sản xuất nghiêm túc nào nên làm vậy. SPI, AOI, X-ray và kiểm tra điện mỗi phương pháp phát hiện một phần khác nhau của vấn đề. (accessdata.fda.gov)
Các sự cố hở mạch và chập mạch điện có chủ yếu là do lỗi trong quá trình hàn lại không?
Các sự cố hở mạch và chập mạch điện không chủ yếu là lỗi do quá trình nung lại; chúng là kết quả ở cấp độ lắp ráp, với nguyên nhân gốc rễ có thể bắt nguồn từ các công đoạn in mực, đặt linh kiện, độ đồng phẳng, ô nhiễm hoặc thiết kế khoảng cách, trong khi quá trình nung lại thường chỉ là giai đoạn mà các lỗi từ các công đoạn trước đó trở nên rõ ràng. Sự phân biệt này quan trọng hơn nhiều so với những gì mọi người thừa nhận, bởi vì việc mải mê điều chỉnh cài đặt lò nung trong khi vấn đề thực sự nằm ở thiết lập bộ nạp, dữ liệu gói linh kiện hoặc khung đỡ bảng mạch sẽ chỉ lãng phí thời gian và che chở cho người chịu trách nhiệm quy trình sai. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Làm thế nào để giảm thiểu các lỗi hở mạch và chập mạch trong quá trình lắp ráp PCB đa dạng mẫu mã?
Việc giảm thiểu các lỗi hở mạch và chập mạch trong quá trình lắp ráp PCB đa chủng loại đòi hỏi phải ổn định quá trình chuyển giao giữa các công đoạn in khuôn, lắp linh kiện và hàn nóng chảy thông qua dữ liệu thư viện đã được xác minh, bảo trì bộ cấp liệu và vòi phun, quy trình kiểm tra mẫu đầu tiên nghiêm ngặt, cùng với hệ thống kiểm tra vòng kín để các lỗi kích thước nhỏ được khắc phục trước khi chúng lan rộng sang nhiều lô sản phẩm. Thành thật mà nói, phần lớn giải pháp nằm ở kỷ luật quy trình. Không phải phép màu. Không phải máy móc thần kỳ. Chỉ là kiểm soát thiết lập tốt, các vòng phản hồi thực sự và ít quyết định kiểu “chắc là ổn thôi” hơn trong quá trình chuyển đổi.
Nếu đội ngũ của bạn vẫn coi các hiện tượng hở mạch ngắt quãng, cầu nối ngẫu nhiên và hiện tượng bóng ma trên bảng mạch là những vấn đề hàn riêng lẻ, có lẽ bạn đang tập trung vào triệu chứng cuối cùng có thể quan sát được thay vì nguyên nhân gốc rễ đầu tiên. Hãy bắt đầu từ khâu đầu nguồn. Kiểm tra lại thư viện linh kiện. Theo dõi xu hướng lệch vị trí của bộ cấp liệu. Kiểm tra mức độ mòn của vòi phun. Xem xét lại các công cụ hỗ trợ. Tăng cường sự liên kết giữa các khâu kiểm tra. Và nếu chính dây chuyền sản xuất là một phần của vấn đề, hãy xem xét kỹ hơn Giải pháp dây chuyền sản xuất SMT trọn gói, củng cố Đào tạo và hỗ trợ sau bán hàng, và xem xét thực tế Trường hợp khách hàng trước khi những khuyết tật đó dẫn đến hàng hỏng, khiếu nại bảo hành và tổn hại danh tiếng.
