Quy trình sản xuất SMT là gì?
Quy trình lắp ráp SMT bao gồm rất nhiều bước, mỗi bước đều góp phần vào chất lượng của sản phẩm cuối cùng, bất kỳ sự thay đổi nào trong mỗi bước sản xuất đều có thể gây ra sự biến động chi phí lớn.
Do đó, việc hiểu rõ quy trình lắp ráp SMT là vô cùng quan trọng, đồng thời cũng là một cách nhanh chóng để giảm chi phí mà không làm giảm hiệu suất.
![Quy trình sản xuất SMT]( "Quy trình sản xuất SMT")
Để đảm bảo các linh kiện được đặt chính xác và chắc chắn trên PCB, quy trình SMT bao gồm một số bước quan trọng. Nhìn chung, quy trình này có thể được phân loại thành ba giai đoạn: in kem hàn, đặt linh kiện và hàn nóng chảy.
Vậy là bạn đang đứng cạnh điểm bắt đầu của một dây chuyền lắp ráp SMT. Máy đầu tiên là máy nạp liệu, giữ tất cả các bo mạch in (PCB) theo đúng thứ tự để sản xuất SMT. Máy nạp liệu tự động đưa từng bo mạch in trần một qua một thanh truyền động vào máy in kem hàn. Khi một bo mạch in hoàn thành, đến lượt bo mạch tiếp theo.
Trong máy in kem hàn, có một khuôn SMT để in kem hàn lên mạch in (PCB). Mạch in dừng lại bên dưới khuôn SMT, và một lưỡi gạt sẽ ép kem hàn xuyên qua các lỗ trên khuôn để "in" lên mạch in.
Sau đó, mạch in (PCB) rời khỏi máy và được chuyển sang máy tiếp theo.
Liệu nhà sản xuất SMT có đang đặt linh kiện lên PCB ngay bây giờ không? Chưa, hãy bình tĩnh. PCB sẽ đi qua các camera hồng ngoại của máy SPI, máy này sẽ ghi lại hàng trăm hình ảnh trong vài giây và so sánh chúng với hình mẫu tham chiếu.
Nếu vị trí, bề mặt, hình dạng và độ dày của lớp keo hàn trên các điểm tiếp xúc trên mạch in đạt yêu cầu, kết quả được coi là "tốt", và mạch in sẽ chuyển sang bước tiếp theo. Nếu kết quả "không tốt", các kỹ sư sẽ tạm dừng toàn bộ dây chuyền và khắc phục sự cố cho đến khi mọi thứ đều ổn.
Tiếp theo là các máy gắn linh kiện. Trên các máy này, một số bộ cấp liệu sẽ đưa các linh kiện SMD vào, và các cánh tay robot trong máy sẽ đặt chúng vào vị trí mong muốn, sau đó vòi hút sẽ đến để nhặt chúng lên và đặt lên mạch in (PCB). Trên một dây chuyền SMT tự động, có ít nhất hai máy gắn linh kiện.
Một loại là máy lắp ráp tốc độ cao. Nó lắp ráp các linh kiện SMD có kích thước nhỏ, chẳng hạn như điện trở, tụ gốm và cuộn cảm. Loại còn lại là máy lắp ráp chức năng. Nó lắp ráp các linh kiện SMD có kích thước lớn hơn, chẳng hạn như tụ điện phân, các loại IC và đầu nối.
Nếu trên mạch in có gắn BGA, cần phải quét các mối hàn ẩn bên dưới BGA bằng tia X. Điều này đảm bảo các mối hàn không bị đứt, thủng hoặc các khuyết tật khác và đạt tiêu chuẩn để hàn.
![Quy trình sản xuất SMT]( "Quy trình sản xuất SMT")
Bo mạch in (PCB) đã có kem hàn và linh kiện, vậy bây giờ tiến hành hàn chúng? Trên dây chuyền SMT tự động, bo mạch in được đưa vào lò nung chảy.
Tùy thuộc vào yêu cầu về nhiệt độ và loại khí khác nhau, lò nung chảy có từ 8 đến 12 vùng nhiệt độ và có thể là loại nung chảy thông thường hoặc nung chảy bằng nitơ. Quy trình bao gồm làm nóng sơ bộ, nung cho đến khi chất hàn và các điểm tiếp xúc trên PCB tạo thành hợp chất liên kim loại, và làm nguội để tạo thành PCBA. Sau đó, PCBA được đưa ra khỏi lò và chuyển đến bước kiểm tra quang học tự động (AOI).
Kiểm tra bằng tia X là một phương pháp bổ sung cho AOI vì nó có khả năng chỉ ra một số khuyết tật rõ ràng và trực tiếp hơn. Nó không phải là biện pháp bắt buộc sau khi hàn chảy lại. Tuy nhiên, miễn là nhà lắp ráp SMT quan tâm nhiều hơn đến chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm, máy kiểm tra bằng tia X chắc chắn sẽ được áp dụng để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của một số nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) nhằm đạt được hiệu quả cao hơn.
Có thể thấy, công nghệ SMT đã tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành sản xuất điện tử, cho phép tạo ra những thiết bị không chỉ nhỏ gọn, nhẹ hơn mà còn có hiệu suất cao và độ tin cậy vượt trội. Từ khâu in kem hàn tỉ mỉ, đặt linh kiện bằng cánh tay robot chính xác cho đến quy trình kiểm tra nghiêm ngặt bằng SPI, AOI và Tia X, mỗi bước trong dây chuyền SMT đều đóng vai trò then chốt để tạo ra một sản phẩm PCBA hoàn chỉnh đạt tiêu chuẩn.
Dù công nghệ PTH vẫn giữ vai trò nhất định đối với các linh kiện chịu lực hoặc công suất lớn, nhưng SMT chắc chắn vẫn là xương sống của nền công nghiệp điện tử hiện đại. Việc nắm vững các thuật ngữ và quy trình SMT không chỉ giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa chi phí mà còn đảm bảo chất lượng đầu ra tốt nhất cho các thiết bị thông minh, máy tính và hệ thống viễn thông ngày nay.
Xem thêm:
Các thuật ngữ liên quan đến SMT
- SMT: Công nghệ gắn bề mặt. Công nghệ này đặt và hàn các linh kiện lên các điểm tiếp xúc trên bề mặt bo mạch in (PCB). Quá trình lắp ráp PCB sử dụng công nghệ SMT được gọi là lắp ráp SMT hoặc sản xuất PCBA SMT.
- PTH (Through-hole) là công nghệ lắp ráp PCB khác so với SMT. Các linh kiện có chân dài hơn được cắm vào các lỗ xuyên trên PCB và được hàn vào thành lỗ bằng đồng.
- PCB : Bo mạch in được làm từ việc ép và khoan nhiều lớp sợi thủy tinh epoxy, vật liệu prepreg và các lớp đồng được khắc để tạo hình mạch điện và mạ đồng vào thành lỗ. Sau khi gia công PCB , nó là một bo mạch trần không có linh kiện.
- PCBA: Khi một mạch in (PCB) được gắn linh kiện bằng phương pháp gắn bề mặt hoặc gắn xuyên lỗ, chúng ta gọi sản phẩm bán thành phẩm này là PCBA . Nó có thể được lắp ráp tiếp với các PCBA khác và một vỏ hộp để trở thành một sản phẩm hoàn chỉnh hoặc " hộp lắp ráp" (box-build ).
- SMD: Thiết bị gắn bề mặt, là một linh kiện điện tử dùng trong sản xuất SMT. So với các linh kiện PTH dùng trong lắp ráp PTH, SMD có trọng lượng và kích thước nhỏ hơn nhiều, chỉ bằng khoảng 1/10 so với linh kiện PTH có cùng chức năng. Điều này làm cho sản xuất SMT trở nên phổ biến nhờ kích thước nhỏ hơn nhiều và mạch điện tử tinh vi hơn.
Quy trình sản xuất SMT chi tiết
Để đảm bảo các linh kiện được đặt chính xác và chắc chắn trên PCB, quy trình SMT bao gồm một số bước quan trọng. Nhìn chung, quy trình này có thể được phân loại thành ba giai đoạn: in kem hàn, đặt linh kiện và hàn nóng chảy.
1. Chuyển mạch in (PCB) vào máy in kem hàn
Vậy là bạn đang đứng cạnh điểm bắt đầu của một dây chuyền lắp ráp SMT. Máy đầu tiên là máy nạp liệu, giữ tất cả các bo mạch in (PCB) theo đúng thứ tự để sản xuất SMT. Máy nạp liệu tự động đưa từng bo mạch in trần một qua một thanh truyền động vào máy in kem hàn. Khi một bo mạch in hoàn thành, đến lượt bo mạch tiếp theo.
2. In kem hàn
Trong máy in kem hàn, có một khuôn SMT để in kem hàn lên mạch in (PCB). Mạch in dừng lại bên dưới khuôn SMT, và một lưỡi gạt sẽ ép kem hàn xuyên qua các lỗ trên khuôn để "in" lên mạch in.
Sau đó, mạch in (PCB) rời khỏi máy và được chuyển sang máy tiếp theo.
3. Kiểm tra kem hàn (SPI)
Liệu nhà sản xuất SMT có đang đặt linh kiện lên PCB ngay bây giờ không? Chưa, hãy bình tĩnh. PCB sẽ đi qua các camera hồng ngoại của máy SPI, máy này sẽ ghi lại hàng trăm hình ảnh trong vài giây và so sánh chúng với hình mẫu tham chiếu.
Nếu vị trí, bề mặt, hình dạng và độ dày của lớp keo hàn trên các điểm tiếp xúc trên mạch in đạt yêu cầu, kết quả được coi là "tốt", và mạch in sẽ chuyển sang bước tiếp theo. Nếu kết quả "không tốt", các kỹ sư sẽ tạm dừng toàn bộ dây chuyền và khắc phục sự cố cho đến khi mọi thứ đều ổn.
4. Chọn và đặt các thành phần
Tiếp theo là các máy gắn linh kiện. Trên các máy này, một số bộ cấp liệu sẽ đưa các linh kiện SMD vào, và các cánh tay robot trong máy sẽ đặt chúng vào vị trí mong muốn, sau đó vòi hút sẽ đến để nhặt chúng lên và đặt lên mạch in (PCB). Trên một dây chuyền SMT tự động, có ít nhất hai máy gắn linh kiện.
Một loại là máy lắp ráp tốc độ cao. Nó lắp ráp các linh kiện SMD có kích thước nhỏ, chẳng hạn như điện trở, tụ gốm và cuộn cảm. Loại còn lại là máy lắp ráp chức năng. Nó lắp ráp các linh kiện SMD có kích thước lớn hơn, chẳng hạn như tụ điện phân, các loại IC và đầu nối.
5. Kiểm tra bằng tia X (Chỉ dành cho PCB BGA)
Nếu trên mạch in có gắn BGA, cần phải quét các mối hàn ẩn bên dưới BGA bằng tia X. Điều này đảm bảo các mối hàn không bị đứt, thủng hoặc các khuyết tật khác và đạt tiêu chuẩn để hàn.
6. Hàn chảy lại
Bo mạch in (PCB) đã có kem hàn và linh kiện, vậy bây giờ tiến hành hàn chúng? Trên dây chuyền SMT tự động, bo mạch in được đưa vào lò nung chảy.
Tùy thuộc vào yêu cầu về nhiệt độ và loại khí khác nhau, lò nung chảy có từ 8 đến 12 vùng nhiệt độ và có thể là loại nung chảy thông thường hoặc nung chảy bằng nitơ. Quy trình bao gồm làm nóng sơ bộ, nung cho đến khi chất hàn và các điểm tiếp xúc trên PCB tạo thành hợp chất liên kim loại, và làm nguội để tạo thành PCBA. Sau đó, PCBA được đưa ra khỏi lò và chuyển đến bước kiểm tra quang học tự động (AOI).
7. AOI (kiểm tra quang học tự động)
Kiểm tra bằng tia X là một phương pháp bổ sung cho AOI vì nó có khả năng chỉ ra một số khuyết tật rõ ràng và trực tiếp hơn. Nó không phải là biện pháp bắt buộc sau khi hàn chảy lại. Tuy nhiên, miễn là nhà lắp ráp SMT quan tâm nhiều hơn đến chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm, máy kiểm tra bằng tia X chắc chắn sẽ được áp dụng để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của một số nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) nhằm đạt được hiệu quả cao hơn.
Tổng kết
Có thể thấy, công nghệ SMT đã tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành sản xuất điện tử, cho phép tạo ra những thiết bị không chỉ nhỏ gọn, nhẹ hơn mà còn có hiệu suất cao và độ tin cậy vượt trội. Từ khâu in kem hàn tỉ mỉ, đặt linh kiện bằng cánh tay robot chính xác cho đến quy trình kiểm tra nghiêm ngặt bằng SPI, AOI và Tia X, mỗi bước trong dây chuyền SMT đều đóng vai trò then chốt để tạo ra một sản phẩm PCBA hoàn chỉnh đạt tiêu chuẩn.
Dù công nghệ PTH vẫn giữ vai trò nhất định đối với các linh kiện chịu lực hoặc công suất lớn, nhưng SMT chắc chắn vẫn là xương sống của nền công nghiệp điện tử hiện đại. Việc nắm vững các thuật ngữ và quy trình SMT không chỉ giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa chi phí mà còn đảm bảo chất lượng đầu ra tốt nhất cho các thiết bị thông minh, máy tính và hệ thống viễn thông ngày nay.
Xem thêm:
Những câu hỏi thường gặp
