Lắp ráp cáp và bó dây tại Việt Nam: cần quy định và kiểm tra gì

Hầu như mọi box build đều chứa cáp. Một dây nguồn, một cáp dẹt màn hình, một đầu dây cảm biến, một bó dây nội bộ nối bo mạch chính với công tắc, quạt và ăng-ten. Chúng thường là những hạng mục được thiết kế sau cùng và là những hạng mục đầu tiên làm chậm việc khởi động sản xuất, vì đầu nối bị phân bổ, bản vẽ thiếu dung sai chiều dài hoặc nhà cung cấp bó dây và nhà cung cấp PCBA chưa bao giờ kiểm tra việc linh kiện của họ có khớp nối với nhau hay không.

Bài viết này trình bày những gì bên mua hoặc kỹ sư phần cứng cần quy định cho lắp ráp cáp và bó dây: hai loại khác nhau thế nào, các cấp IPC/WHMA-A-620 vận hành ra sao, bản vẽ cần có gì, bó dây được kiểm tra như thế nào, liên quan đến khuôn mẫu gì và vì sao nên giữ bó dây trong cùng chương trình với PCBA. Việt Nam được dùng làm bối cảnh tìm nguồn, nhưng các điểm đặc tả áp dụng ở bất cứ đâu.

Việt Nam có ngành bó dây đã hình thành. Các tập đoàn bó dây ô tô Nhật Bản và Hàn Quốc đã vận hành các nhà máy lớn tại đây nhiều năm, và bó dây là một nhóm hàng xuất khẩu có ý nghĩa. Nền tảng đó đã tạo ra đội ngũ công nhân lành nghề và hỗ trợ khuôn mẫu tại chỗ, mà các nhà máy EMS điện tử ở miền Bắc và miền Nam tận dụng cho công việc cáp và bó dây.

Cụm cáp so với bó dây

Các thuật ngữ được dùng khá lỏng lẻo, nhưng cấu tạo và cách kiểm tra khác nhau đủ để bản vẽ của bạn nên nêu rõ lựa chọn.

Khía cạnh	Cụm cáp (cable assembly)	Bó dây (wire harness)
Cấu tạo	Một sợi cáp hoặc nhiều lõi trong một vỏ bọc chung, đầu nối ở hai đầu	Nhiều sợi dây hoặc cáp riêng lẻ được bó theo bố cục, có các nhánh
Vị trí điển hình	Thường ở bên ngoài: dây nguồn, cáp I/O, cáp cảm biến	Thường ở bên trong: trong vỏ máy, giữa các bo mạch và linh kiện
Bảo vệ	Vỏ bọc ngoài, đầu giảm lực kéo overmold	Dây rút, ống bọc, băng keo, ống gân, vòng đệm cao su
Sản xuất trên	Máy cắt và tuốt dây, máy ép bấm, máy ép overmold	Bảng bó dây (form board) có chốt và dấu đi dây
Nội dung bản vẽ chính	Sơ đồ chân, chiều dài, quy cách vỏ bọc, overmold	Bố cục kèm chiều dài các nhánh, sơ đồ chân theo từng đầu nối, điểm cố định
Điểm hỏng thường gặp	Giảm lực kéo, đầu nối lớp chống nhiễu, chất lượng bấm đầu cos	Đấu sai, sai chiều dài nhánh, mài mòn ở cạnh

Nhiều sản phẩm cần cả hai. Một kiosk có thể có dây nguồn lưới bên ngoài (mua dưới dạng bộ dây nguồn được chứng nhận), một cụm cáp USB và một bó dây nội bộ đến màn hình, màn hình cảm ứng, loa và quạt.

IPC/WHMA-A-620 và các cấp của nó

IPC/WHMA-A-620, “Requirements and Acceptance for Cable and Wire Harness Assemblies”, do IPC và Hiệp hội Các nhà sản xuất Bó dây (WHMA) cùng xuất bản. Nó là với cáp những gì IPC-A-610 là với cụm bo mạch: một tiêu chuẩn nghiệm thu có hình ảnh và tiêu chí cho bấm đầu cos, đấu xuyên cách điện, đầu hàn, nối dây, lắp ráp đầu nối, overmolding, đánh dấu, đầu nối cáp đồng trục và cáp chống nhiễu, cố định bó dây và kiểm tra điện.

Nó dùng cùng ba cấp như IPC-A-610:

• Class 1: sản phẩm thông dụng, yêu cầu chính là chức năng.
• Class 2: sản phẩm dịch vụ chuyên dụng; hầu hết thiết bị thương mại và công nghiệp.
• Class 3: sản phẩm hiệu năng cao hoặc môi trường khắc nghiệt, nơi không thể chấp nhận sự cố.

Cấp của bó dây thường nên khớp với cấp của các cụm mà nó kết nối. Bài viết trước, IPC-A-610 Class 1, 2 và 3, giải thích cách chọn cấp và cách các tiêu chuẩn khớp với nhau. Tóm tắt cho cáp: hầu hết sản phẩm là Class 2; chỉ chỉ định Class 3 khi hậu quả của sự cố biện minh cho điều đó, và ghi cấp trên bản vẽ bó dây.

Cần ghi gì trên bản vẽ bó dây hoặc cáp

Một bản vẽ bó dây mà nhà máy có thể báo giá và sản xuất mà không cần một vòng câu hỏi thường chứa các hạng mục trong bảng này.

Hạng mục	Cần quy định gì	Vì sao quan trọng
Cỡ dây	AWG cho từng mạch, vật liệu dẫn (đồng trần hoặc đồng mạ thiếc), kiểu bện	Khả năng chịu dòng, sụt áp, tương thích đầu cos
Cách điện	Vật liệu (PVC, XLPE, PTFE, silicone), mức nhiệt độ và điện áp, màu theo từng mạch	Môi trường, phê duyệt an toàn, phòng tránh lỗi lắp ráp
Kiểu dây	Kiểu UL (ví dụ UL 1007, UL 1015) hoặc dây được công nhận tương đương	Cần cho danh mục UL và các danh mục an toàn khác của sản phẩm cuối
Đầu nối và đầu cos	Mã linh kiện nhà sản xuất cho vỏ đầu nối, đầu cos, gioăng; lớp mạ	Khớp nối, độ giữ, dòng định mức
Phương án thay thế được duyệt	Linh kiện thay thế bạn đã kiểm tra, hoặc ghi chú rõ “không thay thế”	Bảo vệ thời gian giao hàng mà không rủi ro lỗi khớp nối
Yêu cầu bấm đầu cos	Chiều cao bấm và lực kéo theo đặc tả của nhà sản xuất đầu cos, hoặc giá trị A-620	Kiểm soát chất lượng chính cho mọi mối bấm
Sơ đồ chân	Bảng từ-đến cho mọi mạch, kể cả khoang trống và nút bịt	Cơ sở của chương trình kiểm tra thông mạch
Chiều dài và dung sai	Chiều dài tổng và nhánh, điểm tham chiếu, dung sai theo dải chiều dài	Độ khớp trong vỏ máy, vòng dự phòng
Nhãn	Nội dung, định dạng, vật liệu (ống co nhiệt, nhãn quấn), vị trí tính từ đầu nối	Truy xuất và bảo trì ngoài hiện trường
Chống nhiễu	Lưới hoặc lá nhôm, độ phủ, dây thoát, cách đấu nối lớp chống nhiễu ở mỗi đầu	Hiệu năng EMC, kết quả tiền tuân thủ
Bảo vệ và cố định	Ống bọc, băng keo, ống, khoảng cách dây rút, vòng đệm	Chống mài mòn và rung
Overmolding	Vật liệu, độ cứng, màu, hình học đầu giảm lực kéo, thử uốn nếu yêu cầu	Độ bền của cáp bên ngoài
Tuân thủ	RoHS, REACH, không halogen nếu yêu cầu	Tiếp cận thị trường
Cấp và kiểm tra	Cấp IPC/WHMA-A-620, danh sách và giá trị kiểm tra điện	Xác định phạm vi kiểm tra và test

Hai chi tiết gây ra nhiều câu hỏi báo giá hơn cả. Thứ nhất là dung sai chiều dài: nếu không có, nhà máy sẽ áp dụng dung sai của họ, và một bó dây dài hơn 15 mm trong vỏ máy chật có thể bị kẹp hoặc gập. Thứ hai là đấu nối lớp chống nhiễu: “cáp chống nhiễu” trên dòng BOM không cho biết lớp chống nhiễu được nối đất một đầu, hai đầu hay 360 độ qua vỏ đầu nối, và lựa chọn đó thường quyết định kết quả EMC.

Kiểm tra: thông mạch, hipot và thử kéo

Kiểm tra bó dây được chia thành các phép thử thực hiện trên mọi đơn vị và các phép thử thực hiện trên mẫu.

Trên mọi đơn vị:

• Thông mạch: máy kiểm tra cáp kiểm tra mọi mạch để phát hiện hở mạch, chập mạch và đấu sai so với bảng sơ đồ chân. Với bó dây, kiểm tra thông mạch 100 phần trăm là kỳ vọng thông thường.
• Điện trở cách điện và hipot: với bó dây điện áp lưới hoặc điện áp cao, phép thử chịu điện áp điện môi xác nhận cách điện giữa các mạch và với lớp chống nhiễu. Điện áp thử và thời gian lấy từ tiêu chuẩn an toàn sản phẩm, không phải từ nhà máy bó dây.
• Kiểm tra bằng mắt: nhãn, đi dây, cố định, độ khít và khóa của đầu nối, theo cấp A-620 đã thỏa thuận.

Trên mẫu, khi chuẩn bị và theo khoảng thời gian:

• Thử kéo: một đầu cos đã bấm được kéo đến lực tối thiểu trên máy thử đã hiệu chuẩn. Đây là phép thử phá hủy, nên được thực hiện ở đầu mỗi lô, mỗi lần đổi khuôn bấm (applicator) hoặc đổi dây và theo các khoảng thời gian xác định.
• Cắt mặt cắt mối bấm: mối bấm được cắt, đánh bóng và chụp ảnh để kiểm tra độ nén của sợi dây, miệng loe (bellmouth) và tính đối xứng. Phổ biến trong xác nhận khuôn mẫu và mẫu đầu tiên.
• Đo chiều cao bấm: một phép kiểm tra nhanh, không phá hủy so với đặc tả đầu cos, thực hiện khi chuẩn bị và định kỳ.

Nhiều máy ép bấm tự động còn có giám sát lực bấm, đánh dấu từng mối bấm kém trong thời gian thực. Nên hỏi nhà máy có dùng tính năng này trên đầu cos của bạn không.

Khuôn mẫu: applicator, bảng bó dây và khuôn

Công việc bó dây liên quan đến khuôn mẫu mà bên mua thường không lập ngân sách:

• Applicator bấm đầu cos: khuôn riêng cho từng loại đầu cos, lắp vào máy ép bấm. Mỗi họ đầu cos cần applicator riêng. Nhà máy thường sở hữu applicator cho các đầu cos phổ biến; đầu cos đặc biệt có thể cần cái mới.
• Kìm bấm tay: dùng cho sản lượng thấp và mẫu thử, lý tưởng là dụng cụ của chính nhà sản xuất đầu cos đó.
• Bảng bó dây: bảng ván ép hoặc nhôm có chốt và bố cục in, mỗi thiết kế bó dây một bảng. Rẻ, nhưng cần cho từng thiết kế.
• Khuôn overmold: khuôn thép hoặc nhôm cho đầu giảm lực kéo và đầu nối overmold. Đây là các hạng mục đắt nhất và chậm nhất.
• Đồ gá kiểm tra: đầu nối đối ứng và bộ chuyển đổi cho phép máy kiểm tra cáp cắm vào bó dây của bạn.

Khuôn mẫu thường được báo giá dưới dạng NRE. Hãy làm rõ quyền sở hữu và việc khuôn có ở lại nhà máy không. Bài về chi phí box build cho thấy NRE thường được tách khỏi đơn giá như thế nào.

Vì sao bó dây nên nằm trong cùng chương trình box build

Việc mua PCBA từ một nhà cung cấp và bó dây từ nhà cung cấp khác, rồi lắp ráp ở nơi thứ ba là phổ biến. Cách này chạy được, nhưng chuyển rủi ro giao diện sang bạn. Giữ bó dây trong cùng chương trình lắp ráp box build có các lợi thế thực tế:

• Khớp nối được kiểm tra một lần. Nhà máy lắp ráp sản phẩm phát hiện đầu nối không khớp ở mẫu đầu tiên, không phải sau khi hai lô hàng riêng đến.
• Độ khớp được xác minh trong vỏ máy thật. Chiều dài, bán kính uốn và đường đi dây được kiểm tra trong khâu kiểm tra độ khớp cơ khí trước khi tăng sản lượng.
• Kiểm tra bao quát cả hệ thống. Một bó dây đạt thông mạch riêng lẻ vẫn có thể lỗi khi lắp vào; kiểm tra chức năng của thiết bị hoàn chỉnh sẽ phát hiện.
• Kiểm soát thay đổi đơn giản hơn. Thay đổi sơ đồ chân trên PCB và trên bó dây đi qua một quy trình thay đổi kỹ thuật.
• Logistics ngắn hơn. Một kế hoạch sản xuất, một bộ linh kiện thời gian chờ dài, một lô giao hàng.

Các câu hỏi đánh giá trong cách đánh giá nhà cung cấp EMS tại Việt Nam áp dụng ở đây: hãy hỏi công việc cáp được thực hiện tại nhà máy hay thuê gia công ngoài, và nếu thuê ngoài thì ai kiểm tra.

Thời gian giao hàng và nguồn cung

Thời gian giao hàng tham khảo cho bó dây theo yêu cầu, phải được xác nhận bằng báo giá của nhà máy cho linh kiện cụ thể của bạn:

• Mẫu: 1 đến 3 tuần khi đầu nối, đầu cos và dây có sẵn.
• Sản xuất: 2 đến 6 tuần sau khi duyệt mẫu, tùy sản lượng và độ phức tạp.
• Khuôn overmold: 3 đến 6 tuần cho khuôn mới.
• Đầu nối có thương hiệu bị phân bổ: 8 đến 20 tuần hoặc hơn, đó là lý do phương án thay thế được duyệt quan trọng.

Để có báo giá so sánh được, hãy gửi cùng một bộ hồ sơ cho mọi nhà máy: bản vẽ bó dây với các hạng mục ở trên, cấp A-620, yêu cầu kiểm tra, sản lượng hằng năm và số lượng mỗi lần phát hành. Checklist RFQ box build liệt kê những gì khác cần đưa vào, và hướng dẫn lắp ráp box build giải thích quy trình dự án điển hình từ hồ sơ đến giao hàng.

boxbuildvn.com là dịch vụ kết nối, không phải nhà máy. Gửi bản vẽ bó dây và PCBA qua biểu mẫu RFQ box build và được kết nối với tối đa 3 nhà máy EMS Việt Nam trong vòng 24 giờ làm việc. Miễn phí cho bên mua, NDA theo yêu cầu. Nếu bạn chỉ cần cáp hoặc PCBA mà không cần box build đầy đủ, xem gia công EMS theo hợp đồng tại Việt Nam hoặc dùng cùng biểu mẫu RFQ và nêu rõ trong phần mô tả.