Đồ gá kiểm tra mạch điện

Trong sản xuất điện tử, đồ gá kiểm tra mạch điện phù hợp giúp PCB/PCBA được định vị chính xác và kết nối ổn định với hệ thống ICT/FCT. Minh Triệu nhận tư vấn, thiết kế, gia công đồ gá kiểm tra mạch điện PCB/PCBA theo kích thước bo mạch, vị trí tiếp xúc và tiêu chí kiểm tra. Tùy yêu cầu ICT/FCT, đồ gá có thể sử dụng probe, pogo pin, chốt định vị và cơ cấu ép phù hợp.

Đồ gá kiểm tra mạch điện ICT/FCT là gì? Cấu tạo

Đồ gá kiểm tra mạch điện là thiết bị dùng để định vị, giữ ổn định PCB/PCBA và tạo kết nối giữa các điểm cần kiểm tra trên bo mạch với hệ thống kiểm tra. Đồ gá giúp bo mạch được đặt theo cùng vị trí trong mỗi lần kiểm tra; việc đo thông số và xác định kết quả do thiết bị cùng chương trình kiểm tra thực hiện.

Ở Việt Nam, sản phẩm đồ gá thường được gọi là jig. Tuy nhiên, tên tiếng Anh chính xác của sản phẩm này lại là test fixture. Tuỳ phương pháp, có thể gọi cụ thể là ICT test fixture hoặc FCT fixture.

ICT là viết tắt của In-Circuit Test, thường dùng để kiểm tra một số đặc tính điện hoặc kết nối đã được xác định trên mạch. FCT là Functional Test, kiểm tra chức năng của bo mạch theo trình tự và tiêu chí đã thiết lập.

Đồ gá kiểm tra chức năng FCT giữ cố định và kết nối bo mạch PCB/PCBA

Cấu tạo của đồ gá kiểm tra mạch điện

Tùy bo mạch và phương pháp kiểm tra, cấu tạo của đồ gá có thể khác nhau. Một đồ gá thường gồm các bộ phận chính sau:

• Khung và đế đồ gá: Là kết cấu nền để lắp các bộ phận định vị, kẹp giữ và tiếp xúc. Đế được thiết kế đủ cứng vững, phù hợp với kích thước PCB/PCBA, phương thức vận hành và không gian lắp đặt.
• Khuôn định vị PCB/PCBA: Tạo vị trí tiếp nhận bo mạch theo kích thước, hình dạng và chuẩn gá đặt. Các vùng tỳ cần được bố trí để giữ bo ổn định mà không cản trở linh kiện hoặc điểm cần kiểm.
• Chốt định vị và cơ cấu chống lắp sai: Chốt định vị đưa mạch về đúng vị trí dựa trên lỗ hoặc cạnh chuẩn. Cữ chặn hoặc cơ cấu định hướng có thể giúp hạn chế đặt lệch, đặt ngược nếu thiết kế bo mạch cho phép.
• Tấm giữ probe: Là tấm bố trí và cố định probe theo vị trí các điểm test. Vị trí probe cần phù hợp với bản vẽ hoặc dữ liệu điểm tiếp xúc của PCB/PCBA.
• Probe, pogo pin và receptacle: Probe hoặc pogo pin tạo tiếp xúc với điểm test trên bo mạch. Receptacle là đế giữ probe, hỗ trợ lắp đặt và thay thế khi cần bảo trì.
• Cơ cấu ép và giữ mạch: Giữ bo mạch áp sát vào các điểm tiếp xúc trong quá trình kiểm tra. Tùy kết cấu, cơ cấu có thể vận hành bằng tay, khí nén hoặc chân không.
• Hệ thống kết nối và giao diện kiểm tra: Kết nối các điểm tiếp xúc trên đồ gá với thiết bị kiểm tra. Giắc nối, dây dẫn và sơ đồ kết nối phụ thuộc vào tester và yêu cầu của từng hệ thống.

Các bộ phận trên là cấu hình tham khảo, không phải đồ gá nào cũng cần đầy đủ. Chẳng hạn, một số đồ gá FCT kết nối với bo mạch bằng giắc hoặc dây dẫn thay vì mảng pogo pin. Cấu tạo thực tế cần được xác định theo sản phẩm và thiết bị sử dụng.

Các bộ phận của đồ gá kiểm tra mạch điện được bố trí theo kích thước bo mạch và vị trí cần tiếp xúc 

Chức năng của đồ gá kiểm tra mạch điện ICT trong sản xuất 

Đồ gá không trực tiếp thay thế cho thiết bị kiểm tra. Vai trò chính của đồ gá là giữ sản phẩm đúng vị trí và tạo điều kiện để hệ thống ICT/FCT thực hiện phép đo hoặc kiểm tra chức năng ổn định hơn.

• Cố định và định vị PCB/PCBA: Giữ bo mạch đúng vị trí để test point, connector và điểm cấp nguồn tiếp xúc chính xác.
• Duy trì tiếp xúc ổn định: Khuôn định vị, tấm probe và cơ cấu ép giúp hạn chế lệch mạch, lực ép không đều hoặc tiếp xúc chập chờn.
• Chuẩn hóa thao tác kiểm tra: Thống nhất cách đặt mạch, đóng mở và tiếp xúc trong mỗi chu kỳ, giảm sự khác biệt giữa người vận hành.
• Hỗ trợ phát hiện lỗi: Khi kết hợp với ICT/FCT, đồ gá hỗ trợ kiểm tra hở mạch, chập mạch, sai kết nối, nguồn, tín hiệu và chức năng sản phẩm.
• Kết nối với hệ thống sản xuất: Tùy cấu hình, đồ gá có thể kết nối với trạm kiểm tra, băng tải, robot, cảm biến hoặc hệ thống truy xuất dữ liệu.

Đồ gá giữ PCB/PCBA đúng vị trí để kết nối với thiết bị kiểm tra 

Các loại đồ gá kiểm tra mạch điện phổ biến hiện nay 

Đồ gá kiểm tra mạch điện có thể được phân loại theo chức năng kiểm tra, phương thức tạo lực ép và cấu trúc tiếp xúc. Ba dạng thường gặp là đồ gá thủ công, khí nén và chân không.

• Đồ gá kiểm tra mạch điện thủ công: Đồ gá thủ công yêu cầu người vận hành đặt PCB/PCBA vào khuôn định vị, sau đó đóng nắp hoặc gạt tay ép để probe tiếp xúc với các điểm kiểm tra. Loại này có kết cấu đơn giản, dễ điều chỉnh và thường phù hợp với sản phẩm mẫu, sản lượng nhỏ hoặc giai đoạn thử nghiệm.
• Đồ gá kiểm tra mạch điện khí nén: Đồ gá khí nén sử dụng xi lanh để tạo lực ép lên PCB/PCBA, giúp thao tác nhanh và duy trì lực ép ổn định hơn so với phương pháp thủ công. Loại này thường được sử dụng tại các trạm kiểm tra bán tự động hoặc dây chuyền có tần suất hoạt động cao.
• Đồ gá kiểm tra mạch điện chân không: Đồ gá chân không sử dụng lực hút để giữ bo mạch tiếp xúc với hệ thống probe. Phương án này có thể được xem xét khi PCB có nhiều điểm kiểm tra, cần kiểm tra hai mặt hoặc kết nối với trạm tự động.

Ngoài 3 loại đồ gá thông dụng trên thì vẫn còn “bed of nails fixture” – nghĩa là đồ gá dạng giường kim. Dòng này sử dụng nhiều probe lò xo được bố trí theo các test point trên PCB, thường dùng trong kiểm tra ICT. Đây là cấu trúc tiếp xúc, có thể kết hợp với cơ cấu thủ công, khí nén hoặc chân không tùy theo yêu cầu của sản phẩm và dây chuyền.

Ảnh minh hoạ về 3 loại đồ gá kiểm tra mạch điện thông dụng 

Ứng dụng thực tế của đồ gá kiểm tra mạch điện ICT/FCT

Đồ gá kiểm tra mạch điện được sử dụng tại các công đoạn cần định vị bo mạch và kết nối với thiết bị kiểm tra. Cấu hình cụ thể phụ thuộc vào mạch và tiêu chí chất lượng cần kiểm soát. Một số ứng dụng gồm:

• Kiểm tra PCB/PCBA sau công đoạn lắp ráp linh kiện.
• Kiểm tra hở mạch, ngắn mạch, thông mạch hoặc thông số điện đã được xác định trong chương trình ICT.
• Kiểm tra chức năng của bo điều khiển, bo nguồn, bo relay, bo cảm biến hoặc module giao tiếp bằng FCT.
• Gá giữ bo mạch tại trạm kiểm tra độc lập hoặc trên dây chuyền sản xuất.
• Hỗ trợ kiểm tra mẫu, kiểm tra trong quá trình sản xuất hoặc kiểm tra trước khi chuyển sang công đoạn tiếp theo.

Đồ gá chỉ hỗ trợ các phép kiểm đã được thiết kế và thiết lập cho hệ thống. Vì vậy, trước khi gia công cần xác định rõ bo mạch, vị trí cần tiếp xúc và kết quả cần đánh giá.

Đồ gá kiểm tra PCB/PCBA tại trạm kiểm soát chất lượng.

Quy trình triển khai đồ gá kiểm tra mạch điện/chức năng 

Đồ gá kiểm tra được phát triển dựa trên dữ liệu PCB/PCBA, yêu cầu kiểm tra và điều kiện vận hành thực tế. Quy trình này giúp xác định đúng cấu hình, hạn chế sai lệch khi chế tạo và bảo đảm khả năng kết nối với hệ thống kiểm tra.

1. Tiếp nhận yêu cầu và thông tin sản phẩm: Khách hàng cung cấp bản vẽ, kích thước, mẫu PCB/PCBA hoặc dữ liệu điểm test nếu có. Thông tin về sản lượng, thao tác và mục tiêu kiểm tra giúp xác định cấu hình phù hợp.
2. Rà soát phương pháp kiểm tra: Xác định đồ gá dùng cho ICT, FCT hay kết hợp; đồng thời thống nhất tester, kiểu kết nối và các điểm cần tiếp xúc. Phần cơ khí, probe, dây nối, thiết bị kiểm tra và chương trình cần được phân định rõ trong phạm vi dự án.
3. Thiết kế kết cấu đồ gá: Kết cấu được xây dựng theo hình dạng bo mạch, vị trí linh kiện, điểm test và điều kiện lắp đặt. Cơ cấu đóng mở hoặc ép được lựa chọn theo cách thao tác tại trạm.
4. Gia công và lắp ráp: Sau khi phương án được phê duyệt, các chi tiết được gia công theo bản vẽ bằng CNC, gia công kim loại tấm hoặc phương pháp phù hợp. Các bộ phận như khung, khuôn định vị, probe, connector và cơ cấu ép sau đó được lắp ráp thành đồ gá hoàn chỉnh.
5. Kiểm tra, chạy thử và hiệu chỉnh: Đồ gá được kiểm tra về kích thước, độ phù hợp của các chi tiết, vị trí tiếp xúc, khả năng đặt mạch và thao tác đóng mở. Nếu thuộc phạm vi dự án, sản phẩm sẽ được chạy thử với PCB/PCBA mẫu hoặc kết nối với hệ thống kiểm tra hiện có để hiệu chỉnh trước khi nghiệm thu.
6. Bàn giao và hướng dẫn sử dụng: Sau khi hoàn thành, đồ gá được bàn giao cùng các tài liệu theo phạm vi thống nhất như bản vẽ, danh sách linh kiện, hướng dẫn sử dụng và thông tin bảo trì.

Lợi ích khi sử dụng đồ gá kiểm tra mạch điện trong PCB 

Khi được thiết kế phù hợp với bo mạch và phương pháp kiểm tra, đồ gá giúp thống nhất cách gá đặt và thao tác tại trạm.

• Giúp vị trí kiểm tra nhất quán hơn: Chốt và mặt chuẩn đưa bo mạch về cùng vị trí, hạn chế sai khác do cách đặt của từng người vận hành.
• Hỗ trợ thao tác kiểm tra tại xưởng: Người vận hành có thể đặt mạch lên đồ gá và thực hiện theo trình tự đã quy định.
• Hỗ trợ phát hiện lỗi sớm: Khi được bố trí tại công đoạn phù hợp, hệ thống có thể nhận biết các lỗi thuộc phạm vi phép kiểm trước khi bo mạch chuyển sang bước tiếp theo.
• Thống nhất tiêu chí đánh giá: Các điểm test và giới hạn kỹ thuật được xác định trước, giúp bộ phận sản xuất và QC đánh giá theo cùng một cơ sở.
• Có thể ghi nhận dữ liệu khi hệ thống hỗ trợ: Nếu tester hoặc phần mềm có chức năng lưu kết quả, dữ liệu kiểm tra có thể được dùng để theo dõi và lập báo cáo.

Hiệu quả sử dụng phụ thuộc vào thiết kế đồ gá, tình trạng probe, thiết bị, chương trình kiểm tra và cách bảo trì. Đồ gá không mặc định phát hiện mọi lỗi trên bo mạch.

Cơ cấu định vị giúp đặt bo mạch theo cùng một chuẩn khi kiểm tra. 

Minh Triệu – Đơn vị gia công đồ gá kiểm tra mạch điện/chức năng chất lượng, giá tốt

Công ty TNHH Thương mại và Sản xuất Minh Triệu hoạt động trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác CNC, chế tạo đồ gá và cung cấp giải pháp tự động hóa. Công ty được thành lập năm 2018, đặt nhà máy tại Khu công nghiệp Lai Xá, Kim Chung, Hoài Đức, Hà Nội.

Minh Triệu có nhà xưởng khoảng 6.600 m², 14 máy phay CNC và 3 máy tiện CNC, cùng các khu vực gia công kim loại tấm, lắp ráp, thiết kế, R&D và QC. Năng lực này phù hợp với các sản phẩm đồ gá cần kết hợp thiết kế, gia công và lắp ráp.

Đối với đồ gá kiểm tra mạch điện PCB/PCBA, Minh Triệu có thể tiếp nhận yêu cầu dựa trên bản vẽ, mẫu sản phẩm hoặc dữ liệu kỹ thuật của nhà máy để tư vấn:

• Kết cấu khung, đế và khuôn định vị.
• Phương án bố trí probe, connector và điểm tiếp xúc.
• Cơ cấu ép thủ công, khí nén hoặc cấu hình khác theo yêu cầu.
• Khả năng kết nối với tester hoặc trạm kiểm tra hiện có.
• Phương án gia công, lắp ráp và điều chỉnh fixture.
• Khả năng kết hợp với giải pháp tự động hóa theo phạm vi dự án.

Về chi phí gia công đồ gá kiểm tra mạch điện/chức năng thì không có mức giá cố định cho mọi sản phẩm. Chi phí thường phụ thuộc vào kích thước PCB, số lượng test point, số mặt tiếp xúc, loại probe, cơ cấu ép, interface, số lượng fixture và yêu cầu chạy thử.

Để nhận tư vấn và báo giá, doanh nghiệp có thể gửi bản vẽ 2D, file 3D hoặc mẫu PCB/PCBA, kèm tiêu chí kiểm tra, thiết bị hiện có, sản lượng và thời gian chu kỳ dự kiến. Thông tin càng đầy đủ thì phương án gá đặt và báo giá càng sát với điều kiện sử dụng.

Công ty TNHH Thương Mại và Sản xuất Minh Triệu

• Hotline: 0886 151 688
• Email: business@minhtrieu.vn
• Văn phòng: 52/346 Thiên Lôi, Vĩnh Niệm, Lê Chân, Hải Phòng
• Nhà máy: Số 3, Lô 5, Khu Công nghiệp Lai Xá, Kim Chung, Hoài Đức, Hà Nội