In dán hàn là một quá trình quan trọng trong công nghệ SMT và chất lượng của nó quyết định trực tiếp đến hiệu suất tổng thể của quá trình sản xuất SMT.
Bài viết này phân tích và thảo luận về các yếu tố chính bao gồm thiết kế giấy nến, ứng dụng dán hàn và tình trạng bảng mạch PCB cũng như các tiêu chuẩn kiểm tra sau in. Nghiên cứu này cung cấp hướng dẫn có giá trị để cải thiện chất lượng in dán hàn.
Tổng quan về in SMT và hàn dán
SMT là viết tắt của Công nghệ gắn trên bề mặt. Đây là một quy trình sản xuất in chất hàn giống như chất dán lên các miếng đệm được chỉ định của bảng mạch in. Sau đó, các bo mạch được nung nóng trong lò phản xạ lại để làm tan chảy và nung chảy chất hàn, tạo thành các liên kết đáng tin cậy và lâu dài giữa các chân linh kiện và miếng đệm mạch.
SMT có tính năng tự động hóa cao, mật độ đóng gói cao, kích thước sản phẩm nhỏ gọn và tính nhất quán trong sản xuất tuyệt vời. Là quy trình cốt lõi ngược dòng của toàn bộ dây chuyền sản xuất SMT, in dán hàn đóng một vai trò không thể thay thế trong việc kiểm soát năng suất.
Thống kê cho thấy hơn 70% lỗi trong lắp ráp SMT bắt nguồn từ quá trình in dán hàn, đặc biệt là đối với các bảng mạch có mật độ cao.
Các lỗi in thường gặp bao gồm khối lượng hàn không đủ, chảy máu, sụt giảm, in offset, đuôi thiếc và độ dày không đồng đều. Những vấn đề này sẽ tiếp tục gây ra các lỗi ở hạ lưu như cầu nối, lỗ hàn, mối hàn không đủ và mạch hở.
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc in tem hàn
Chất lượng in dán hàn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: thiết bị in, chất lượng giấy nến, hiệu suất của chổi cao su, đặc tính của kem hàn, chất nền PCB, thông số quy trình và môi trường vận hành.
Trong sản xuất hàng loạt thực tế, các thông số kỹ thuật phần cứng cốt lõi (thiết bị in, vật liệu/độ cứng/model chổi cao su) và điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch) thường được cố định.
Do đó, bài viết này tập trung vào phân tích các yếu tố có thể kiểm soát được: hiệu suất của stencil, quản lý chất hàn, độ phẳng của PCB và tối ưu hóa thông số in.
1.1 Thiết kế, sản xuất và ứng dụng stencil
Khuôn tô ảnh hưởng chủ yếu đến
tỷ lệ phát hành dán hàn, được định nghĩa là tỷ lệ giữa thể tích chất hàn được chuyển sang miếng đệm với tổng thể tích của các khe giấy nến.
Tốc độ phát hành dán hàn = Khối lượng dán hàn trên miếng đệm / Khối lượng khẩu độ stencil
Hai chỉ số thiết kế cốt lõi điều chỉnh tốc độ phát hành là
kích thước khẩu độVà
độ dày của giấy nến.
Các yếu tố ảnh hưởng khác bao gồm: cấu trúc hình học của các thành bên của khẩu độ, độ mịn của thành bên, tốc độ tách giấy nến sang PCB, độ hở của giấy nến và độ chính xác về kích thước của khẩu độ.
Hai tỷ lệ thiết kế stencil chính được xác định dưới đây:
- Tỷ lệ diện tích: Tỷ lệ giữa diện tích khẩu độ dọc và diện tích thành bên
- Tỷ lệ khung hình: Tỷ lệ giữa chiều rộng khẩu độ và độ dày của khuôn tô
Công thức:
Tỷ lệ diện tích = Diện tích khẩu độ / Diện tích thành bên =
(L×W)/[2×(L+W)×T]
Tỷ lệ khung hình = Chiều rộng khẩu độ / Độ dày của khuôn mẫu =
W/T
Với việc liên tục nâng cấp khả năng tích hợp điện tử, các bước chốt thành phần và kích thước miếng đệm đang dần bị thu hẹp lại, đòi hỏi khẩu độ của khuôn tô siêu mịn và hiệu suất của khuôn tô chặt chẽ hơn.
Để đảm bảo tỷ lệ giải phóng chất hàn đủ tiêu chuẩn trên 75%, các thông số kỹ thuật thiết kế phải đáp ứng: Tỷ lệ khung hình ＞ 1,5, Tỷ lệ diện tích ≥ 0,66
Tiêu chuẩn IPC-7525B chỉ định kích thước khẩu độ phổ quát cho các thành phần khác nhau. Trong sản xuất thực tế, cần phải tối ưu hóa có mục tiêu dựa trên các bước chốt thành phần thực tế để đáp ứng năng suất in tổng thể.
Quy trình sản xuất khuôn tô xác định trực tiếp độ mịn của thành bên và độ chính xác về kích thước.
Các quy trình chủ đạo chính: khắc hóa học, cắt laser và tạo hình điện.
Khắc hóa học và cắt laser là các quá trình trừ, trong khi mạ điện là một quá trình phụ gia với sự khác biệt đáng kể về chi phí.
Xem xét chi phí sản xuất và thời gian thực hiện,
cắt laserđược áp dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt, đặc biệt đối với các ứng dụng có bước cao dưới 0,5mm.
Cắt laser giúp loại bỏ các bước truyền hình ảnh, mang lại độ chính xác định vị cao và tỷ lệ lỗi thấp. Các thành bên của khe hở của nó tạo thành cấu trúc côn 2° (lớn hơn một chút ở mặt dưới), giúp cải thiện đáng kể hiệu quả tháo khuôn và giải phóng kem hàn.
1.2 Thuộc tính dán hàn và cách sử dụng tiêu chuẩn
Kem hàn là một hỗn hợp nhớt đồng nhất bao gồm bột hợp kim hàn, chất trợ dung và các chất phụ gia chức năng.
Nó giữ lại độ nhớt nhẹ ở nhiệt độ phòng để cố định tạm thời các linh kiện điện tử. Khi được nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy lại, chất trợ dung sẽ bay hơi và bột hợp kim tan chảy thành chất lỏng. Dựa vào sức căng bề mặt và khả năng thấm ướt, chất hàn nóng chảy sẽ lấp đầy các khoảng trống và tạo thành các mối hàn rắn chắc, có độ tin cậy cao sau khi nguội.
Quá trình in ấn sử dụng đầy đủ cáctính xúc biếncủa chất hàn: độ nhớt giảm mạnh dưới lực cắt để cho phép lấp đầy trơn tru thông qua các khe giấy nến và dễ dàng tháo khuôn; độ nhớt phục hồi nhanh chóng sau khi loại bỏ ngoại lực để tránh hiện tượng sụt giảm và bù đắp.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
polski
