เนื่องจากเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณภาพของแผงวงจรจึงกำหนดประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยตรง และการตรวจจับข้อบกพร่องของแผงวงจรเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมคุณภาพ
1 ประเภทข้อบกพร่องทั่วไปในแผงวงจร
(1) ไฟฟ้าลัดวงจรและวงจรเปิด
ไฟฟ้าลัดวงจรคือการนำไฟฟ้าโดยบังเอิญระหว่างวงจรต่างๆ บนแผงวงจร การตัดวงจรคือเมื่อสายขาด การออกแบบวงจรที่ไม่สมเหตุสมผล ความเสียหายทางกลระหว่างการผลิต และการบัดกรีที่มากเกินไปหรือไม่เพียงพอระหว่างการเชื่อม ล้วนนำไปสู่การลัดวงจรและวงจรเปิดได้ ข้อบกพร่องเหล่านี้อาจทำให้วงจรทำงานผิดปกติ และในกรณีร้ายแรง อาจทำให้อุปกรณ์ขัดข้องได้
(2) ข้อบกพร่องของรู
ข้อบกพร่องของรูรวมถึงการเบี่ยงเบนตำแหน่งการเจาะ เส้นผ่านศูนย์กลางรูไม่ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ ผนังรูหยาบ และสถานการณ์อื่นๆ ความแม่นยำของอุปกรณ์ไม่เพียงพอในระหว่างการเจาะ การสึกหรอของดอกสว่าน หรือการกัดกร่อนในระหว่างการประมวลผลในภายหลัง อาจทำให้เกิดข้อบกพร่องดังกล่าวได้ง่าย ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการติดตั้งและการเชื่อมต่อไฟฟ้าของแผงวงจร
(3) ข้อบกพร่องของฟอยล์ทองแดง
ฟอยล์ทองแดงเป็นส่วนสำคัญในการนำไฟฟ้าของแผงวงจร และข้อบกพร่องทั่วไปได้แก่ ความหนาไม่สม่ำเสมอ รอยขีดข่วนบนพื้นผิว การกัดกร่อน และการหลุดของฟอยล์ทองแดง ปัญหาเหล่านี้อาจส่งผลต่อการนำไฟฟ้าของวงจร เพิ่มความต้านทาน และอาจถึงขั้นทำให้วงจรแตก ซึ่งคุกคามการทำงานปกติของแผงวงจรอย่างร้ายแรง
(4) ข้อบกพร่องในชั้นหน้ากากประสาน
ชั้นหน้ากากประสานมีบทบาทในการปกป้องวงจรแผงวงจรและป้องกันการลัดวงจร ข้อบกพร่องแสดงออกมาเป็นความครอบคลุมที่ไม่สมบูรณ์ ลักษณะของฟองอากาศ และสีที่ไม่สม่ำเสมอ กระบวนการพิมพ์ที่ไม่ดีของชั้นหน้ากากประสานและปัญหาคุณภาพของวัตถุดิบอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องเหล่านี้ ส่งผลให้ความสามารถในการป้องกันของแผงวงจรลดลง
2 เทคโนโลยีการตรวจจับข้อบกพร่องสำหรับแผงวงจร
(1) การตรวจสอบด้วยสายตาด้วยตนเอง
การตรวจสอบด้วยภาพด้วยตนเองเป็นวิธีการตรวจสอบแบบดั้งเดิม ซึ่งผู้ตรวจสอบใช้ตาเปล่าและแว่นขยายธรรมดาเพื่อสังเกตพื้นผิวของแผงวงจรทีละชิ้น และพิจารณาว่ามีข้อบกพร่องหรือไม่ วิธีนี้ใช้งานง่ายและต้นทุนต่ำ แต่มีประสิทธิภาพในการตรวจจับต่ำและมีความเป็นส่วนตัวสูง มีแนวโน้มที่จะพลาดการตรวจจับและผิดพลาด ทำให้ยากต่อการตรวจจับข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ และข้อบกพร่องภายใน ปัจจุบัน ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตขนาดเล็ก-หรือในสถานการณ์ที่ความแม่นยำในการตรวจจับไม่สูง
(2) การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ
การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติใช้หลักการถ่ายภาพด้วยแสงเพื่อจับภาพแผงวงจรหลายมุมผ่านกล้อง รูปภาพที่ได้รับจะถูกเปรียบเทียบและวิเคราะห์ด้วย-รูปภาพมาตรฐานที่ตั้งค่าไว้ล่วงหน้าเพื่อตรวจจับข้อบกพร่อง การตรวจจับ AOI มีความเร็วที่รวดเร็วและมีความแม่นยำสูง และสามารถตรวจจับปัญหาพื้นผิวได้ เช่น การลัดวงจร วงจรเปิด ข้อบกพร่องของฟอยล์ทองแดง ข้อบกพร่องของหน้ากากประสาน ฯลฯ ซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน-การผลิตขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการตรวจจับโครงสร้างที่ซับซ้อนและข้อบกพร่องภายในนั้นมีจำกัด และอาจเสี่ยงต่อการถูกรบกวนจากปัจจัยต่างๆ เช่น การสะท้อนของพื้นผิวและสีบนแผงวงจร
(3) การตรวจสอบรังสีเอกซ์-
รังสีเอกซ์-สามารถเจาะแผงวงจรและสร้างภาพโครงสร้างภายในของแผงวงจรได้โดยใช้ความแตกต่างของระดับการดูดกลืนรังสีเอกซ์-ของวัสดุต่างๆ ด้วยการวิเคราะห์ภาพเหล่านี้ จึงสามารถตรวจพบข้อบกพร่องที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น ข้อบกพร่องของรูและปัญหาวงจรภายในของแผงวงจรหลาย- ผลการตรวจจับรังสีเอกซ์-นั้นแม่นยำและเชื่อถือได้ แต่ราคาอุปกรณ์สูง ความเร็วในการตรวจจับค่อนข้างช้า และรังสีเอกซ์-ก่อให้เกิดอันตรายบางประการต่อร่างกายมนุษย์ ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการปกป้องเป็นพิเศษ
3 กระบวนการตรวจจับข้อบกพร่องของแผงวงจร
(1) งานเตรียมการ
ก่อนดำเนินการทดสอบจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทดสอบอยู่ในสภาพการทำงานปกติ ปรับเทียบเครื่องมือทดสอบ และเตรียมรูปภาพหรือแบบจำลองแผงวงจรมาตรฐาน ในเวลาเดียวกัน ควรจัดให้มีการฝึกอบรมแก่บุคลากรทดสอบเพื่อทำความคุ้นเคยกับกระบวนการทดสอบและวิธีการใช้งานอุปกรณ์
(2) การได้มาของภาพ
ตามเทคโนโลยีการตรวจจับที่เลือก ให้ใช้อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องเพื่อรวบรวมภาพแผงวงจร เมื่อใช้ AOI ให้ปรับตำแหน่งกล้องและพารามิเตอร์เพื่อให้ได้ภาพพื้นผิวที่ชัดเจนของแผงวงจร เมื่อใช้การตรวจจับรังสีเอกซ์- จำเป็นต้องตั้งค่าความเข้มของรังสีและเวลาเปิดรับแสงที่เหมาะสมเพื่อจับภาพภายในของแผงวงจร
(3) การประมวลผลและการวิเคราะห์ภาพ
ถ่ายโอนภาพที่รวบรวมไปยังคอมพิวเตอร์และใช้อัลกอริธึมการประมวลผลภาพเพื่อปรับปรุง ลดเสียงรบกวน แบ่งส่วน และเน้นคุณลักษณะที่มีข้อบกพร่อง จากนั้นนำภาพที่ประมวลผลมาเปรียบเทียบและวิเคราะห์ด้วยรูปภาพหรือโมเดลมาตรฐาน แล้วคำนวณค่าความแตกต่างของภาพเพื่อดูว่ามีข้อบกพร่องบนแผงวงจรหรือไม่ ตลอดจนประเภท ตำแหน่ง และความรุนแรงของข้อบกพร่อง
(4) การกำหนดและการทำเครื่องหมายข้อบกพร่อง
จากผลการวิเคราะห์และเกณฑ์การตัดสินข้อบกพร่องที่กำหนดไว้ล่วงหน้า- ให้พิจารณาว่าแผงวงจรมีคุณสมบัติเหมาะสมหรือไม่ สำหรับแผงวงจรที่ชำรุดที่ตรวจพบ ให้ใช้อุปกรณ์ทำเครื่องหมายเพื่อระบุตำแหน่งที่บกพร่องเพื่อให้ซ่อมแซมหรือกำจัดได้ง่ายในอนาคต