Đo kiểm trong sản xuất đại trà bảng mạch giá thấp: Đương đầu thách thức

Ảnh Keysight Technologies.

Hướng giải quyết nhu cầu sản xuất đại trà

Theo Shawn Lee, chuyên gia về đề tài kỹ thuật tại Keysight Technologies cho biết, sử dụng bảng mạch dạng tấm panel đã trở thành một kỹ thuật phổ biến trong quy trình sản xuất để nâng cao năng suất và số lượng sản phẩm.

Các thiết bị điện tử giá rẻ thường có kích thước nhỏ và ít phức tạp, do đó, có thể đưa nhiều bảng mạch lên một tấm panel có kích thước vừa phải. Các ví dụ về bảng mạch loại này bao gồm bảng mạch điều khiển thân xe được sử dụng trong thiết bị điện tử ô tô như bộ điều khiển cửa sổ điện, bộ điều khiển cần gạt nước, bảng mạch trò chơi được sử dụng trong thiết bị chơi trò chơi di động hoặc bảng mạch y tế được sử dụng trong dụng cụ y tế.

Các bảng mạch này có thể được lắp ráp rất nhanh trong quá trình sản xuất, vì vậy các phép đo dành cho các bo mạch này cũng cần được thực hiện rất nhanh để đảm bảo nhịp độ sản xuất. 

Đây chỉ là một vài ví dụ về các thiết bị sử dụng bảng ít phức tạp nhưng có số lượng lớn, ngoài ra còn có vô số thiết bị khác tương tự được sử dụng trong các ngành nghề khác nhau:

• Điện tử ô tô: Bảng cảm biến, bảng điều khiển, ECU
• Thiết bị y tế: Máy đo đường huyết, máy đo huyết áp, máy đo oxy xung
• Thiết bị IoT: Loa thông minh, khóa cửa thông minh, hệ thống an ninh gia đình
• Thiết bị di động: Điện thoại thông minh, thiết bị đeo, máy tính bảng

Một thách thức trong quá trình sản xuất là ngoài các giai đoạn đo kiểm thông thường, các bảng mạch này thường cần được lập trình flash. Do đó, hệ thống hoặc quy trình đo kiểm phải có khả năng thực hiện đo kiểm nội mạch, lập trình flash và đo kiểm chức năng, trong khi vẫn đáp ứng được nhu cầu số lượng lớn. Nếu các hệ thống đo chỉ đo kiểm hoặc lập trình được một bảng mạch một lần, thì cần có nhiều hệ thống đo kiểm để đáp ứng nhu cầu số lượng lớn. Do đó, chi phí đo kiểm sản xuất sẽ tăng theo cấp số nhân. Các nhà sản xuất luôn tìm cách giảm chi phí, nhưng vẫn có thể hỗ trợ nhu cầu sản xuất số lượng lớn.

Ảnh Keysight Technologies.

Tác dụng của đo kiểm tấm panel song song

Kỹ thuật cho phép đo kiểm đồng thời nhiều bảng mạch được gọi là Đo kiểm song song.

Kỹ thuật này giúp giảm đáng kể thời gian sản xuất và cải thiện hiệu suất tổng thể của quá trình sản xuất. Nhân viên đo kiểm nội mạch cần nạp các bảng mạch vào hệ thống đo kiểm nội để thực hiện đo kiểm, và nếu phải đồng thời nạp nhiều bảng mạch, thời gian nạp sẽ lâu hơn thời gian đo. Do đó, các bảng mạch cần phải được tạo thành dạng tấm panel để nhân viên vận hành chỉ cần nạp một tấm panel để có thể đo kiểm song song tất cả các bảng mạch trong tấm. Đo kiểm tấm panel song song giúp đo kiểm nội mạch đáp ứng được nhu cầu số lượng lớn. 

Chẳng hạn: nếu thời gian đo kiểm một bảng mạch là 6 giây và nhu cầu sản xuất số lượng lớn yêu cầu thông lượng 4 bảng mạch trên 6 giây (hoặc 2400 bảng mạch trong một giờ), thì việc đo lần lượt từng bảng mạch không thể đáp ứng yêu cầu sản xuất số lượng lớn.

Để đảm bảo nhịp độ sản xuất, nhà sản xuất có thể mua 4 thiết bị đo, bổ sung thêm nhân viên vận hành để thực hiện các bài đo và diện tích sàn để lắp máy đo hoặc mua 1 máy đo có thể hỗ trợ đo song song cả 4 bảng mạch. Để đo nội mạch 4 bảng mạch, cần 4 lần đo bảng mạch đơn (16 giây) nếu lần lượt đo cả 4 bảng mạch bằng một máy đo, nhưng nếu đo cả 4 bảng song song, thời gian đo tổng thể là chỉ khoảng 6 giây. Thời gian đo tiết kiệm được là 10 giây cho 4 bảng mạch.

Shawn Lee, phụ trách các công nghệ đo kiểm bảng mạch mới nhất, và một số chủ đề kỹ thuật khác tại Keysight Technologies.

Đo bảng mạch song song hàng loạt

Đo kiểm bảng mạch song song hàng loạt có thể được triển khai để đo kiểm cùng lúc nhiều bảng mạch bằng cách sử dụng nhiều lõi đo. Máy đo nội mạch truyền thống thường có thể đo song song khoảng 4 bảng. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu sản xuất số lượng lớn, máy đo nội mạch cần đo song song từ 10 đến 20 bảng. Vì các bảng mạch sử dụng trong nhiều sản phẩm giá rẻ thường đơn giản và nhỏ hơn, nên có thể thiết kế đưa 20 bảng mạch vào một tấm panel có kích thước vừa phải.

Các thiết bị đo nội mạch hỗ trợ đo kiểm song song hàng loạt được thiết kế với số lõi đo đủ để đo kiểm song song tất cả các bảng mạch trên tấm panel. Thiết kế này tương tự như gộp nhiều máy đo thành một. Ngoại suy từ ví dụ trước, khi đo 20 bảng mạch trong một tấm panel trong phép đo kiểm song song hàng loạt, có thể tiết kiệm được đến hơn 110 giây cho 20 bảng mạch. Nếu máy đo nội mạch có thể đo kiểm song song hàng loạt, thì chỉ cần một máy đo cho quá trình sản xuất đại trà này.

Keysight Technologies đã khai thác các công nghệ thiết kế mới nhất để tạo chức năng đo kiểm bảng mạch song song hàng loạt trong hệ thống i7090 Massively Parallel In-circuit Test Systems của mình. Chúng tôi không chỉ thực hiện được đo nội mạch song song hàng loạt, mà còn tạo chức năng lập trình song song hàng loạt. Giờ đây, các nhà sản xuất không cần phải chi tiêu quá mức cho nhiều máy đo. Nhờ đó, họ có thể đo nội mạch cho cả các sản phẩm giá rẻ, đảm bảo khách hàng cuối cùng nhận được các sản phẩm chất lượng tốt.