Công nghệ Lắp ráp Bề mặt (SMT) đã cách mạng hóa quy trình lắp ráp điện tử, cho phép các thiết bị điện tử nhỏ gọn và hiệu quả hơn thông qua việc sử dụng các thành phần nhỏ gọn được lắp trực tiếp lên bề mặt của các mạch in điện tử (PCBs). Tại trung tâm của quy trình lắp ráp SMT là một vật liệu quan trọng: chất keo hàn. Bài viết này sẽ đi sâu vào những điều phức tạp của chất keo hàn SMT, thành phần, quy trình ứng dụng và vai trò của nó trong sản xuất điện tử hiện đại.
Chất keo hàn được sử dụng trong PCB là gì?
Chất keo hàn PCB đóng vai trò như chất dính liên kết các thành phần với PCB trong quá trình hàn lại. Khác với hàn thông qua lỗ, nơi dây điện được thông qua lỗ trên PCB và hàn ở phía bên kia, các thành phần SMT nằm trên bề mặt của bo mạch. Chất keo hàn được áp dụng chính xác vào PCB bằng cách sử dụng khuôn mạch, bộ phân phối hoặc hệ thống in phun trước khi các thành phần được đặt lên. Sau đó, chất keo trải qua quá trình nhiệt điều khiển, gọi là hàn lại, để tan chảy và tạo ra các mối hàn chắc chắn kết nối các thành phần với bo mạch.
Loại chất keo hàn là gì?
Chất keo hàn được sản xuất với các công thức khác nhau phù hợp với các phương pháp hàn cụ thể:
– Chất Keo Không Cần Rửa: Thiết kế để để lại ít bụi sau khi hàn, giảm thiểu việc cần rửa sau khi hàn.
– Chất Keo Tan trong Nước: Dễ dàng làm sạch sau khi hàn nhưng yêu cầu rửa kỹ để loại bỏ hoàn toàn các dư lượng flux.
– Chất Keo Không Chứa Chì: Tuân thủ các quy định về môi trường và tiêu chuẩn sức khỏe, quan trọng ở nhiều khu vực trên toàn cầu.
Thành phần của chất keo hàn PCB là gì?
Thành phần của chất keo hàn rất quan trọng đối với hiệu suất và độ tin cậy của nó. Thông thường, chất keo hàn bao gồm ba thành phần chính:
– Bột Kim loại: Thành phần chính là hỗn hợp các hạt kim loại cầu nhỏ, thường được làm từ thiếc (Sn) và chì (Pb) hoặc các hợp kim không chì như thiếc-bạc-đồng (SnAgCu) hoặc thiếc-bismuth (SnBi). Các hạt này cung cấp yếu tố dẫn điện cần thiết để hình thành các mối hàn.
– Flux: Chất keo hàn chứa chất mang flux, một chất dạng keo như kem có nhiệm vụ làm sạch các bề mặt kim loại trước khi hàn, ngăn ngừa oxy hóa trong quá trình hàn và khuyến khích sự ướt giữa chất hàn nóng chảy và các bề mặt được hàn.
– Dung môi: Dung môi trong chất mang flux giúp duy trì chất keo ở trạng thái nửa lỏng để ứng dụng. Các dung môi này bay hơi trong quá trình hàn lại, để lại flux và hợp kim hàn.
Các xu hướng hiện đại trong sản xuất điện tử đã chuyển sang các loại chất keo hàn không chứa chì do các quy định môi trường và các vấn đề an toàn người tiêu dùng, thúc đẩy sự phát triển của các hợp kim và công thức flux mới để đáp ứng yêu cầu hiệu suất trong khi tuân thủ các tiêu chuẩn quy định.
Làm thế nào để áp dụng dán hàn vào PCB?
Vật liệu cần thiết:
– PCB: Bảng mạch in nơi các thành phần sẽ được hàn.
– Keo hàn: Chọn loại keo hàn phù hợp dựa trên yêu cầu lắp ráp của bạn (ví dụ: không chì, không cần rửa, tan trong nước).
– Khuôn mạch: Khuôn mạch bằng kim loại hoặc polymer mỏng có các lỗ (aperture) tương ứng với các pad trên PCB nơi keo hàn sẽ được áp dụng.
– Máy in khuôn mạch: Máy móc hoặc công cụ được sử dụng để căn chỉnh chính xác và đặt keo hàn qua khuôn mạch lên PCB.
– Công cụ dùng khuôn mạch: Công cụ được sử dụng để phân phối đều keo hàn qua các lỗ khuôn mạch.
Quá trình áp dụng keo hàn là một quy trình chính xác quan trọng đối với tính tin cậy và chức năng của thiết bị điện tử:
– Đảm bảo rằng PCB sạch và không có bụi hoặc chất ô nhiễm có thể ảnh hưởng đến độ bám dính của keo hàn.
– Căn chỉnh khuôn mạch trên PCB sao cho các lỗ (aperture) trên khuôn mạch khớp hoàn hảo với các pad hàn trên PCB.
– In khuôn mạch: sử dụng khuôn mạch (tấm mỏng có các lỗ tương ứng với vị trí pad trên PCB) và công cụ dùng khuôn mạch để phân phối một lượng keo hàn kiểm soát lên PCB.
– Kiểm tra phủ keo và làm sạch khuôn mạch.
– Đặt thành phần: Sau khi áp dụng keo hàn, các máy tự động hoặc thủ công đặt các thành phần lên PCB theo các đặc tả thiết kế.
– Hàn lại: PCB với các thành phần và keo hàn sau đó được đưa vào lò hàn lại. Keo hàn tan chảy, tạo ra các mối hàn kết nối vĩnh viễn giữa các thành phần và các pad trên PCB.
Các khác biệt giữa Keo hàn PCB và Flux PCB là gì?
Keo hàn PCB và Flux PCB đều là các vật liệu cần thiết trong quá trình hàn cho Bảng mạch in (PCB), nhưng chúng có vai trò khác nhau và có thành phần, ứng dụng khác nhau:
Keo hàn PCB:
1. Thành phần: Keo hàn là một hỗn hợp của các hạt hợp kim keo nhỏ (thường là dựa trên thiếc) được phân tán trong một chất mang flux. Các hợp kim phổ biến bao gồm thiếc-chì (hiện nay ít được sử dụng do lo ngại về môi trường), thiếc-bạc-đồng (SnAgCu), và các hợp kim không chì như thiếc-bismuth (SnBi).
2. Chức năng: Keo hàn đóng vai trò là chất dính tạm thời và vật liệu hàn. Nó được áp dụng lên các pads trên PCB nơi các linh kiện điện tử sẽ được hàn. Trong quá trình hàn lại, keo hàn tan chảy, cho phép các hạt hàn tạo thành liên kết kim loại với các bề mặt kim loại của chân linh kiện và pads trên PCB.
3. Ứng dụng: Keo hàn thường được áp dụng bằng quy trình in khuôn mạch, trong đó keo được phân bố lên PCB qua các lỗ trong khuôn mạch. Quy trình này đảm bảo việc đặt keo hàn chính xác lên các pads trước khi đặt linh kiện.
4. Loại: Keo hàn có nhiều loại, bao gồm các công thức không chì, không cần rửa, tan trong nước và dựa trên nhựa gỗ. Mỗi loại được lựa chọn dựa trên các yếu tố như các quy định về môi trường, yêu cầu vệ sinh và đặc tính quá trình hàn.
Flux PCB:
1. Thành phần: Flux là chất làm sạch hóa học và hoạt động được sử dụng để chuẩn bị bề mặt trước khi hàn. Nó bao gồm dung môi, chất kích hoạt và chất làm đặc, tùy thuộc vào loại flux.
2. Chức năng: Flux phục vụ một số chức năng quan trọng:
– Làm sạch: Flux loại bỏ oxy hóa và các chất ô nhiễm từ bề mặt kim loại (như pads PCB và chân linh kiện), đảm bảo khả năng ướt tốt và khả năng hàn.
– Kích hoạt: Flux kích hoạt các bề mặt kim loại, thúc đẩy quá trình ướt kim loại trong quá trình hàn lại.
– Bảo vệ: Flux giúp ngăn ngừa oxy hóa và đảm bảo mối hàn sạch bằng cách giảm thiểu hình thành hạt hàn, cầu hàn và các khuyết tật khác.
3. Ứng dụng: Flux thường được áp dụng trước khi hàn, hoặc là dạng lỏng (quét hoặc phun lên bề mặt) hoặc là một phần của dây hàn hoặc keo hàn. Trên keo hàn, flux đã được tích hợp vào hỗn hợp.
4. Loại: Flux được phân loại thành các loại khác nhau dựa trên tính hoạt động và tính chất của các dư lượng:
– Flux nhựa gỗ: Chiết xuất từ nhựa thông tự nhiên (nhựa gỗ), rộng rãi được sử dụng vì hiệu suất hàn tuyệt vời và dư lượng tối thiểu.
– Flux tan trong nước: Dễ dàng làm sạch bằng nước sau khi hàn, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ sạch cao.
– Flux không cần rửa: Để lại dư lượng tối thiểu sau khi hàn, giảm thiểu nhu cầu vệ sinh và phù hợp cho các ứng dụng mà vệ sinh không cần thiết hoặc không khả thi.
Tóm tắt các khác biệt:
– Chức năng: Keo hàn đóng vai trò là chất dính và vật liệu hàn, trong khi flux chủ yếu là chất làm sạch và chuẩn bị bề mặt trước khi hàn.
– Thành phần: Keo hàn chứa các hạt hợp kim hàn và flux kết hợp, trong khi flux chủ yếu là chất làm sạch hóa học.
– Ứng dụng: Keo hàn được áp dụng vào các vị trí cụ thể trên pads PCB để hàn, trong khi flux có thể được áp dụng rộng rãi để chuẩn bị bề mặt trước khi hàn.
Nói chung, mặc dù cả Keo hàn PCB và Flux PCB đều cần thiết trong quá trình hàn, chúng có các chức năng khác nhau và là yếu tố quan trọng để đạt được các mối hàn đáng tin cậy và chất lượng cao trong lắp ráp điện tử.
Phần kết luận
Tóm lại, kem hàn PCB là thành phần cơ bản của sản xuất điện tử hiện đại, cho phép lắp ráp các thiết bị điện tử nhỏ gọn, hiệu suất cao. Thông qua công thức cẩn thận, ứng dụng chính xác và hàn nóng chảy lại có kiểm soát, kem hàn đảm bảo tính toàn vẹn và độ tin cậy của các mối hàn quan trọng đối với chức năng và tuổi thọ của các sản phẩm điện tử.
