Có một nhóm lỗi bo mạch mà mọi phương pháp kiểm tra không phá hủy đều bỏ sót: lỗi về cấu trúc. Chúng nằm bên trong vật liệu, bên dưới chân linh kiện hoặc ở mặt phân cách giữa các lớp — những vị trí mà X-ray, AOI và đo điện đều không đọc được.
Bài viết này tổng hợp 10 lỗi như vậy, kèm dấu hiệu nhận biết trên ảnh mặt cắt và lý do vì sao các phương pháp khác không phát hiện được.
1. Mười lỗi chỉ thấy được bằng cross section
| # | Lỗi | Dấu hiệu trên mặt cắt | Vì sao khó thấy bằng cách khác |
|---|---|---|---|
| 1 | Nứt thành lỗ mạ | Đường nứt trong lớp mạ thành lỗ | Nằm dọc theo chiều sâu, X-ray chỉ thấy khi nứt đủ lớn và đúng hướng |
| 2 | Không thấm ướt mối hàn | Ranh giới gãy giữa thiếc và bề mặt | Nằm dưới chân linh kiện, không quan sát được từ trên |
| 3 | Head-in-pillow | Ranh giới rõ giữa bi và kem hàn, không có liên kim | Hình dạng bên ngoài hoàn toàn bình thường |
| 4 | Lớp liên kim dày bất thường | Dải liên kim dày, gợn sóng ở mặt phân cách | Không ảnh hưởng tới hình dạng ngoài của mối hàn |
| 5 | Void dưới đế tản nhiệt | Bọng khí lớn ở vùng tâm đế | X-ray thấy nhưng không xác định được vị trí theo chiều sâu |
| 6 | Tách lớp vật liệu nền | Khe hở giữa các lớp vật liệu trong bo mạch | Nằm trong vật liệu đặc, không có tín hiệu quang học |
| 7 | Đứt mạch do nhiệt | Đường mạch bị đứt, mép có dấu hiệu cháy | Thấy bằng đo điện nhưng không thấy nguyên nhân |
| 8 | Nứt tụ gốm nhiều lớp | Đường nứt xiên xuất phát từ góc gần mối hàn | Vết nứt nằm trong thân tụ, không lộ ra ngoài |
| 9 | Bong lớp phủ bảo vệ | Khe hở giữa lớp phủ và bề mặt bo mạch | Chỉ thấy mép bong, không thấy mức độ bám dính |
| 10 | Thiếu đồng trong lỗ mạ | Chiều dày mạ không đều, mỏng cục bộ | Không thể đo được chiều dày mạ ở giữa lỗ nếu không cắt |
2. Nhóm lỗi thuộc mối hàn
Đây là nhóm phổ biến nhất và cũng là lý do chính khiến các nhà máy làm cross section định kỳ. Điểm chung: toàn bộ liên kết nằm khuất.
- Không thấm ướt: thiếc nằm cạnh bề mặt nhưng không liên kết. Nguyên nhân thường là nhiễm bẩn hoặc oxy hoá bề mặt.
- Head-in-pillow: hai phần thiếc tiếp xúc cơ học mà không hình thành liên kết. Đây là lỗi khó chẩn đoán nhất trong nhóm này.
- Lớp liên kim dày hoặc đứt đoạn: liên kết có hình thành nhưng không đạt về chất lượng, dẫn tới giòn hoặc có điểm khởi phát nứt.
- Void lớn ở vị trí chịu lực: void tự nó không phải lỗi, nhưng void lớn ở đúng vị trí thì làm giảm độ bền và khả năng dẫn nhiệt.
3. Nhóm lỗi thuộc bo mạch
- Nứt thành lỗ mạ: lỗi cấu trúc nặng nhất của mối hàn xuyên lỗ, làm mất kết nối giữa các lớp.
- Thiếu đồng trong lỗ: chiều dày mạ dưới mức yêu cầu, gây quá nhiệt cục bộ khi dòng lớn chạy qua.
- Tách lớp vật liệu nền: khe hở giữa các lớp vật liệu, thường liên quan tới nhiệt độ hàn hoặc độ ẩm tồn dư trong vật liệu.
4. Nhóm lỗi thuộc linh kiện và lớp phủ
- Nứt tụ gốm nhiều lớp: vết nứt hình thành do ứng suất uốn, có thể không biểu hiện cho tới khi ẩm xâm nhập.
- Bong lớp phủ bảo vệ: lớp phủ không bám dính đủ, tạo đường cho ẩm và tạp chất xâm nhập theo thời gian.
- Đứt mạch do nhiệt cục bộ: mặt cắt cho thấy nguyên nhân đứt nằm ở nhiệt chứ không phải ở dòng quá tải.
5. Vì sao các phương pháp khác không phát hiện được?
| Phương pháp | Điểm mạnh | Điểm mù với nhóm lỗi trên |
|---|---|---|
| Kiểm tra thị giác, AOI | Nhanh, kiểm tra được toàn bộ bề mặt, phát hiện lỗi hình dạng | Không thấy bất kỳ phần nào bị che khuất hoặc nằm trong vật liệu |
| X-ray | Thấy được xuyên qua thân linh kiện, phát hiện void và lượng thiếc | Không phân biệt được lớp theo chiều sâu; không đánh giá được liên kết kim loại |
| Siêu âm | Phát hiện tách lớp và khoảng trống trong vật liệu | Không đánh giá được mối hàn có chân; đòi hỏi mẫu phù hợp |
| Đo điện | Xác nhận mạch có thông hay không | Không thấy lỗi chưa thành hở mạch; không chỉ ra nguyên nhân |
| Cross section | Thấy được cấu trúc theo chiều sâu, đo được kích thước thật | Chỉ áp dụng cho mẫu đã cắt, không kiểm tra được toàn bộ lô |
Vai trò của cross section không phải thay thế các phương pháp kia, mà là bổ sung tầng thông tin mà chúng không có: cấu trúc bên trong và mặt phân cách.
6. Khi nào nên chủ động cắt kiểm tra?
- Lô đầu tiên của một sản phẩm mới hoặc một quy trình mới.
- Sau khi thay đổi nhà cung cấp bo mạch, kem hàn, linh kiện hoặc profile nhiệt.
- Khi có khiếu nại về lỗi hoạt động nhưng đo điện không tìm ra nguyên nhân.
- Sau một vấn đề thực địa có dấu hiệu tích luỹ theo thời gian.
- Định kỳ theo kế hoạch kiểm soát chất lượng, ngay cả khi không có vấn đề.
7. Câu hỏi thường gặp
Có phương pháp nào thay thế được cross section không?
Không có phương pháp nào cho kết quả tương đương về cấu trúc bên trong. Có thể dùng cắt lớp quang học cho mẫu trong suốt, nhưng không phù hợp với bo mạch và linh kiện kim loại.
Cross section có phá hủy mẫu không?
Có, mẫu bị cắt và đúc nên không thể đưa trở lại sản xuất. Đây là lý do cần chọn vị trí cắt có đại diện cao.
Với sản phẩm chạy tốt, có cần cắt kiểm tra không?
Nên làm với lô đầu và khi có thay đổi quy trình. Hoạt động tốt ở giai đoạn đầu không loại trừ được các lỗi tích luỹ theo thời gian.
Nên tập trung vào lỗi nào trong danh sách trên?
Tùy sản phẩm. Bo mạch nhiều lớp và có lỗ xuyên thì nên tập trung vào lỗ mạ; sản phẩm có linh kiện BGA thì nên tập trung vào nhóm head-in-pillow và void; sản phẩm có tụ gốm nhiều thì nên chú ý vết nứt do uốn.
Kết quả mặt cắt có kết luận được cho cả lô không?
Không trực tiếp. Kết quả mặt cắt chỉ áp dụng cho mẫu đã cắt. Muốn kết luận cho lô cần kết hợp với dữ liệu quá trình, dữ liệu kiểm tra khác và số lượng mẫu phù hợp.
8. Kết luận
Mười lỗi trong bài này có một điểm chung: chúng nằm ở nơi ánh sáng, tia X và dòng điện đều không với tới. Đó là lý do cross section vẫn giữ vai trò không thể thay thế trong kiểm soát chất lượng điện tử.
Bốn việc nên làm: xây dựng danh sách lỗi trọng yếu riêng cho từng sản phẩm; cắt kiểm tra ở lô đầu và sau mỗi thay đổi quy trình; luôn cắt kèm mẫu đối chứng; và kết hợp kết quả mặt cắt với dữ liệu quá trình thay vì kết luận chỉ từ ảnh.
Nguồn tham khảo
- IPC-A-610 — Tiêu chí chấp nhận của lắp ráp điện tử.
- IPC-6012 — Yêu cầu kỹ thuật cho bo mạch in cứng.
- IPC-TM-650 Phương pháp 2.1.1 — Microsectioning.
- J-STD-001 — Yêu cầu đối với mối hàn điện và lắp ráp điện tử.
Bài viết liên quan
- Cross Section là gì? Vì sao phải cắt mẫu mới đánh giá được mối hàn và bo mạch?
- Cross Section khác gì X-ray, AOI và siêu âm? Khi nào buộc phải phá hủy mẫu
- Từ ảnh mặt cắt đến nguyên nhân gốc: 5 bước điều tra
- 5 dấu vết lạ trên mặt cắt: phân biệt lỗi thật với hiện tượng do chuẩn bị mẫu
- Bộ tiêu chuẩn chi phối cross section: IPC-A-600, IPC-6012 và các tiêu chuẩn liên quan
Trao đổi thêm
Miễn trừ trách nhiệm
Bài viết này là nội dung diễn giải do chúng tôi tự biên soạn; không phải tư vấn pháp lý. Doanh nghiệp cần đối chiếu nguyên văn văn bản/tiêu chuẩn liên quan trước khi áp dụng cho sản phẩm cụ thể.
Xem thêm: Chính sách bản quyền & Miễn trừ trách nhiệm của ticforall.com.
