Nứt thành lỗ (barrel crack) là dạng hư hỏng mà lớp mạ trong lỗ bị đứt theo chiều dọc hoặc vòng quanh. Điều khiến nó khó xử lý là thời điểm xuất hiện: sản phẩm qua được kiểm tra đầu ra, qua được thử chức năng, nhưng tới khâu lắp ráp cuối cùng hoặc thậm chí sau khi đã giao hàng mới phát sinh lỗi mất kết nối.
Bài viết này hướng dẫn đọc dấu vết nứt thành lỗ trên mặt cắt, phân biệt nguồn gốc và cách chứng minh lỗi phát sinh ở đâu.
1. Vì sao nứt thành lỗ lại xuất hiện sau lắp ráp?
Lớp mạ trong lỗ là một ống kim loại mỏng xuyên qua vật liệu nền. Khi bo mạch bị uốn hoặc chịu lực cơ học, ống mạ này là nơi tập trung ứng suất lớn nhất vì nó cứng hơn vật liệu xung quanh nhưng tiết diện lại nhỏ.
| Công đoạn lắp ráp | Cách tạo ứng suất | Mức nguy cơ |
|---|---|---|
| Chia bo mạch thành tấm nhỏ | Lực uốn và lực rung khi cắt hoặc bẻ | Cao — đây là công đoạn nguy hiểm nhất |
| Kẹp giữ, gá đặt | Lực ép không đều lên mặt bo mạch | Trung bình, phụ thuộc đồ gá |
| Vặn vít, bắt ốc vào giá đỡ | Lực kéo cục bộ quanh vị trí bắt vít | Cao nếu vít nằm gần lỗ mạ |
| Uốn bo mạch để nhét vào vỏ | Lực uốn ngang qua nhiều lỗ mạ | Cao với sản phẩm có vỏ nhỏ |
| Cắm và rút đầu nối | Lực truyền qua chân linh kiện xuống lỗ mạ | Trung bình tới cao tùy tần suất |
| Siết cáp, buộc dây | Lực kéo liên tục lên điểm nối | Trung bình, nhưng tích luỹ theo thời gian |
Điểm quan trọng: ứng suất cơ học không làm nứt ngay. Nó tạo ra vi nứt tích luỹ, và mỗi lần bo mạch bị uốn lại làm vết nứt lan thêm một chút. Đây là lý do lỗi xuất hiện muộn.
2. Dấu vết cần đọc trên mặt cắt
| Dấu vết | Ý nghĩa | Cần ghi gì |
|---|---|---|
| Vị trí nứt theo chiều sâu | Nứt ở giữa lỗ hay gần miệng lỗ | Khoảng cách từ mặt bo mạch tới vết nứt |
| Hướng nứt | Vòng quanh lỗ hay theo chiều dọc | Mô tả hình thái, không chỉ ghi “có nứt” |
| Số lượng vết nứt | Một vết hay nhiều vết trên cùng một lỗ | Vẽ sơ đồ vị trí tương đối của các vết |
| Mức độ lan rộng | Nứt đã cắt qua toàn bộ chiều dày mạ hay chưa | Tính phần trăm tiết diện bị đứt |
| Tình trạng xung quanh | Vật liệu nền có tách khỏi mạ, có void, có dấu biến dạng | Mô tả dấu vết phụ trợ |
Lưu ý thực tế: nếu vết nứt nằm ở vùng chuyển tiếp giữa lớp mạ và pad trên bề mặt, đó là dạng nứt góc. Nếu vết nứt nằm ở giữa chiều sâu thân lỗ và chạy vòng quanh, đó thường là hệ quả của ứng suất uốn bo mạch.
3. Phân biệt nguồn gốc
| Dấu hiệu | Khả năng cao thuộc về | Cần kiểm tra thêm |
|---|---|---|
| Nứt vòng quanh ở giữa chiều sâu, nhiều lỗ cùng khu vực bị ảnh hưởng | Ứng suất uốn bo mạch trong lắp ráp | Các công đoạn có uốn hoặc bẻ bo mạch |
| Nứt xuất hiện ở lỗ gần mép bo mạch hoặc gần đường chia | Lực cơ học khi chia tấm | Phương pháp chia, dụng cụ, vị trí đặt lỗ |
| Nứt chỉ ở lỗ đã hàn lại nhiều lần | Nhiệt lặp lại làm giảm độ dẻo của mạ và liên kim | Số lần hàn lại, profile nhiệt |
| Mạ mỏng cục bộ, có lỗ hổng ngay từ đầu | Chất lượng mạ của bo mạch | Chiều dày mạ công bố, kiểm tra bo mạch trần |
| Nứt cùng vị trí trên nhiều lô khác nhau | Vấn đề thiết kế hoặc quy trình lặp lại | Thiết kế lỗ, vật liệu, quy trình lắp ráp |
4. Cách chứng minh lỗi phát sinh ở công đoạn nào
Nguyên tắc: phải bắt được trạng thái của mẫu sau từng công đoạn, thay vì chỉ so sánh đầu vào với đầu ra.
- Lấy mẫu tại nhiều điểm trên dây chuyền: sau khi hàn, sau khi chia tấm, sau khi lắp vào vỏ, trước khi đóng gói.
- Cắt mẫu tại mỗi điểm: ít nhất ba mẫu cho mỗi điểm để loại trừ biến thiên ngẫu nhiên.
- So sánh cùng vị trí lỗ: phải cắt tại đúng cùng một lỗ ở các mẫu khác điểm, nếu không sẽ không so sánh được.
- Ghi lại thông số công đoạn: lực kẹp, cách đặt bo mạch, dụng cụ chia tấm, mô-men siết vít.
- Kết luận theo dữ liệu: nếu mẫu sau công đoạn A chưa có nứt, sau công đoạn B đã có, thì công đoạn B là ứng viên chính.
Đây là quy trình tốn thời gian, nhưng đây là cách duy nhất để chuyển từ suy đoán sang bằng chứng — và bằng chứng là thứ cần thiết khi phải trao đổi với khách hàng hoặc nhà cung cấp.
5. Kiểm tra bổ sung nên kết hợp
- Đo điện trở lỗ bằng phương pháp bốn dây: phát hiện nứt chưa thành hở mạch hoàn toàn, nhờ đó phát hiện lỗi sớm hơn.
- Thử uốn ba điểm: tái hiện ứng suất cơ học trong môi trường kiểm soát.
- Thử rung: đánh giá ảnh hưởng tích luỹ theo thời gian vận hành.
- Kiểm tra bo mạch trần trước hàn: loại trừ khả năng lỗi mạ có sẵn từ nhà cung cấp bo mạch.
6. Câu hỏi thường gặp
Nứt thành lỗ có phải lỗi của nhà cung cấp bo mạch không?
Chỉ khi chiều dày hoặc chất lượng mạ dưới chuẩn. Nếu mạ đạt chuẩn nhưng vẫn nứt, nguyên nhân thường nằm ở ứng suất cơ học trong quá trình lắp ráp hoặc trong sử dụng.
Làm sao phát hiện sớm mà không phải cắt nhiều mẫu?
Dùng đo điện trở lỗ bốn dây ở lô đầu để tìm lỗ có xu hướng tăng điện trở, rồi chỉ cắt những lỗ đó. Cách này giảm số mẫu phải cắt mà vẫn có trọng tâm.
Có nên thử uốn bo mạch trước khi giao hàng không?
Với sản phẩm có nguy cơ ứng suất cao, nên có phép thử uốn theo tiêu chuẩn áp dụng. Phép thử này giúp phát hiện xu hướng nứt trước khi sản phẩm ra khỏi nhà máy.
Nếu chỉ một vài lỗ bị nứt thì có nghiêm trọng không?
Có. Một lỗ nứt có thể làm mất kết nối hoàn toàn và dẫn tới hỏng cả sản phẩm. Với sản phẩm có yêu cầu an toàn cao, ngưỡng chấp nhận thường rất nghiêm ngặt.
Nhiệt độ hàn có gây nứt thành lỗ không?
Có thể, nếu nhiệt quá cao hoặc thời gian tiếp xúc quá dài, và cũng có thể gây ra dạng nứt khác với nứt do ứng suất cơ học. Cần đối chiếu cả profile nhiệt và điều kiện lắp ráp.
7. Kết luận
Nứt thành lỗ là lỗi tích luỹ, nên thời điểm phát hiện thường lệch xa thời điểm hình thành. Muốn xác định nguồn gốc phải lấy mẫu theo từng công đoạn và so sánh ở cùng một vị trí lỗ.
Bốn việc nên làm: khoanh vùng các công đoạn tạo lực uốn hoặc lực kéo; cắt mẫu theo mốc công đoạn ở đúng một lỗ; đo điện trở lỗ bốn dây để có dữ liệu định lượng; và chỉ kết luận nguồn gốc khi đã có bằng chứng hai chiều.
Nguồn tham khảo
- IPC-6012 — Yêu cầu kỹ thuật cho bo mạch in cứng, phần độ tin cậy của mạ lỗ.
- IPC-TM-650 Phương pháp 2.1.1 — Microsectioning.
- IPC-TM-650 — Các phương pháp thử uốn và thử chu trình nhiệt.
- IPC-A-610 — Tiêu chí chấp nhận của lắp ráp điện tử, phần mối hàn xuyên lỗ.
Bài viết liên quan
- Cross section mối hàn xuyên lỗ (through-hole): khi nào mối hàn chân cắm bị nứt?
- Vì sao mối hàn nứt sau thử sốc nhiệt? Đọc dấu vết trên mặt cắt
- Từ ảnh mặt cắt đến nguyên nhân gốc: 5 bước điều tra
- Chọn vị trí cắt và gửi mẫu: sai một bước là mất cả bộ dữ liệu
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.
