English
中文 (中国)
| Công trình | Bảng mạch điện tử PCB |
| Thẻ |
MÔ TẢ CHI TIẾT
Thiếc không bám đều lên bề mặt PCB trong quá trình hàn có thể khiến bề mặt mối hàn loang lổ, xuất hiện vùng không được phủ thiếc, thiếc co cụm thành giọt hoặc không lan tỏa trên pad hàn. Đây là lỗi ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng liên kết điện và cơ, đồng thời có thể làm tăng tỷ lệ sản phẩm phải sửa chữa.
Để khắc phục hiệu quả, cần xác định đúng nguyên nhân thay vì chỉ tăng nhiệt độ hoặc thay đổi lượng thiếc. Hiện tượng này thường liên quan đến khả năng hàn của bề mặt PCB, tình trạng oxy hóa và nhiễm bẩn, hoạt tính chất trợ hàn (flux), cũng như điều kiện vận hành của quá trình hàn.
1. Nhận biết hiện tượng thiếc không bám đều trên PCB
Trước khi tìm nguyên nhân, cần phân biệt ba hiện tượng thường gặp:
– Không thấm ướt (Non-wetting): Thiếc nóng chảy không tạo được liên kết với bề mặt kim loại tại một số vị trí. Có thể quan sát thấy những vùng pad không được phủ thiếc.
– Thấm ướt không hoàn toàn (Dewetting): Thiếc ban đầu đã lan và phủ lên bề mặt, nhưng sau đó co rút, để lại những vùng kim loại bị lộ ra xen kẽ các vùng thiếc không đồng đều.
– Thiếc lan tỏa kém (Poor wetting): Thiếc có thể bám lên pad nhưng không lan đủ rộng, tạo thành mối hàn nhỏ, không đồng nhất hoặc có hình dạng không đạt yêu cầu.
IPC phân biệt rõ hiện tượng wetting, non-wetting và dewetting trong tài liệu phương pháp thử khả năng hàn PCB IPC-TM-650 2.4.14.1.
2. Những nguyên nhân khiến thiếc không bám đều lên bề mặt PCB
2.1. Bề mặt pad PCB bị oxy hóa
Đây là một trong những nguyên nhân cần kiểm tra đầu tiên.
Khi bề mặt đồng hoặc lớp phủ kim loại trên pad PCB bị oxy hóa, thiếc sẽ khó tiếp xúc và hình thành liên kết với bề mặt cần hàn. Lớp oxy hóa càng dày hoặc phân bố càng không đồng đều thì khả năng thấm ướt càng khó kiểm soát.
Tình trạng này có thể xuất phát từ:
– PCB lưu kho quá lâu hoặc vượt thời gian bảo quản khuyến nghị.
– Điều kiện bảo quản không phù hợp, độ ẩm và môi trường không được kiểm soát.
– PCB tiếp xúc với không khí trong thời gian dài.
– Bề mặt pad bị ảnh hưởng sau nhiều lần gia nhiệt hoặc trải qua nhiều công đoạn hàn.
Lớp hoàn thiện bề mặt PCB bị lão hóa có thể oxy hóa; khi lớp oxit quá dày, chất trợ hàn có thể không loại bỏ hết được, dẫn đến khả năng thấm ướt kém.
Giải pháp:
– Kiểm tra ngày sản xuất, thời gian lưu kho và điều kiện bảo quản PCB.
– Kiểm tra tình trạng bề mặt pad trước khi đưa vào dây chuyền.
– Tuân thủ hướng dẫn bảo quản của nhà sản xuất PCB.
– Đánh giá khả năng hàn của PCB nếu lỗi xuất hiện lặp lại trên cùng một lô hàng.
2.2. Bề mặt PCB bị nhiễm bẩn
Dầu mỡ, bụi, dấu vân tay, hóa chất hoặc dư lượng từ công đoạn sản xuất trước có thể tạo thành lớp ngăn cách giữa thiếc và bề mặt kim loại.
Khi đó, thiếc có thể không lan đều, chỉ bám ở một số vị trí hoặc tạo thành những vùng khuyết trên pad.
Một số nguồn gây nhiễm bẩn thường gặp:
– Công nhân tiếp xúc trực tiếp với bề mặt pad khi thao tác.
– PCB không được làm sạch đúng cách sau công đoạn gia công.
– Dư lượng hóa chất từ quá trình sản xuất hoặc xử lý bề mặt.
– Bụi bẩn, dầu và tạp chất trong quá trình vận chuyển, lưu kho.
Theo hướng dẫn xử lý lỗi SMT của AIM Solder, bề mặt PCB hoặc linh kiện bị nhiễm bẩn có thể cản trở quá trình thấm ướt; giải pháp là kiểm soát độ sạch và triển khai quy trình vệ sinh phù hợp khi cần thiết.
Giải pháp:
– Kiểm soát thao tác cầm nắm PCB, hạn chế chạm trực tiếp vào pad.
– Sử dụng bao bì và phương pháp lưu kho phù hợp.
– Kiểm tra mức độ sạch của PCB trước khi hàn.
– Chỉ sử dụng hóa chất vệ sinh tương thích với vật liệu PCB và lớp hoàn thiện bề mặt; xác nhận quy trình làm sạch trước khi áp dụng đại trà.
2.3. Chất trợ hàn (Flux) không phù hợp hoặc hoạt tính không đủ
Flux có vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ loại bỏ lớp oxit, bảo vệ bề mặt trong quá trình gia nhiệt và cải thiện khả năng thấm ướt của thiếc.
Nếu flux có hoạt tính không phù hợp, bị suy giảm chất lượng hoặc không tương thích với hợp kim và điều kiện hàn, lớp oxit có thể không được xử lý hiệu quả. Khi đó, thiếc khó lan đều trên pad PCB.
Một số nguyên nhân cần xem xét:
– Chọn flux có hoạt tính không phù hợp với mức độ oxy hóa của bề mặt.
– Flux bị biến chất do bảo quản không đúng hướng dẫn.
– Lượng flux phủ lên PCB không đủ hoặc phân bố không đồng đều.
– Flux không phù hợp với nhiệt độ và thời gian gia nhiệt thực tế.
Giải pháp:
– Lựa chọn flux theo loại hợp kim, lớp phủ PCB và phương pháp hàn.
– Kiểm tra TDS để xác định phạm vi ứng dụng, hoạt tính và điều kiện sử dụng.
– Kiểm soát lượng flux và độ đồng đều khi phun, nhúng hoặc phủ.
– Theo dõi tình trạng flux trong quá trình sử dụng, đặc biệt với flux dạng lỏng.
2.4. Lớp phủ bề mặt PCB có khả năng hàn kém
PCB có thể sử dụng nhiều loại lớp hoàn thiện bề mặt khác nhau như:
– HASL: phủ thiếc bằng phương pháp cân bằng thiếc nóng.
– OSP: lớp bảo vệ bề mặt hữu cơ.
– ENIG: mạ niken hóa học và vàng nhúng.
– Immersion Silver: bạc nhúng.
– Immersion Tin: thiếc nhúng.
Mỗi loại có đặc tính thấm ướt và yêu cầu bảo quản khác nhau. Chất lượng lớp phủ, độ dày, tình trạng lão hóa và quá trình gia công đều có thể ảnh hưởng đến khả năng hàn.
Giải pháp:
– Xác định chính xác loại surface finish của PCB.
– Yêu cầu nhà sản xuất PCB cung cấp thông tin kỹ thuật và tiêu chuẩn kiểm soát lớp phủ.
– Kiểm tra độ đồng đều và tình trạng lớp phủ tại các pad.
– Thử nghiệm khả năng hàn khi thay đổi nhà cung cấp PCB hoặc loại lớp phủ.
2.5. Nhiệt độ và thời gian hàn không phù hợp
Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nóng chảy, lan tỏa và hình thành liên kết của thiếc.
Nếu nhiệt độ không đủ hoặc thời gian duy trì trên nhiệt độ nóng chảy (time above liquidus) quá ngắn, thiếc có thể chưa nóng chảy hoàn toàn hoặc chưa đủ thời gian để thấm ướt bề mặt.
Ngược lại, nhiệt độ đỉnh quá cao hoặc thời gian gia nhiệt kéo dài có thể làm tăng quá trình oxy hóa, khiến flux suy giảm hoạt tính và gây ra hiện tượng thiếc co rút sau khi đã lan trên pad.
Giải pháp:
– Đo và kiểm tra profile nhiệt thực tế thay vì chỉ dựa vào nhiệt độ cài đặt trên máy.
– Điều chỉnh nhiệt độ đỉnh, thời gian gia nhiệt và thời gian trên liquidus theo TDS của kem hàn.
– Đảm bảo nhiệt độ trên PCB phân bố đồng đều, đặc biệt giữa các khu vực có khối lượng đồng và khả năng tản nhiệt khác nhau.
– Không tự ý tăng nhiệt độ khi chưa xác định nguyên nhân gây lỗi.
2.6. Hợp kim thiếc và vật liệu hàn không tương thích
Không phải mọi hợp kim thiếc đều có đặc tính thấm ướt giống nhau.
Ví dụ, các hợp kim không chì như SAC305 thường có yêu cầu về nhiệt độ hàn và đặc tính flux khác với hợp kim thiếc chì. Nếu sử dụng vật liệu hàn không phù hợp với lớp phủ PCB, linh kiện hoặc điều kiện gia nhiệt, khả năng lan tỏa và hình thành mối hàn có thể bị ảnh hưởng.
Giải pháp:
– Lựa chọn hợp kim thiếc theo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm và quy trình.
– Kiểm tra thành phần hợp kim, nhiệt độ nóng chảy và TDS của vật liệu.
– Đảm bảo kem hàn, flux và hợp kim có tính tương thích.
– Thử nghiệm trên PCB thực tế trước khi thay đổi vật liệu trong sản xuất hàng loạt.
3. Quy trình kiểm tra khi thiếc không bám đều lên PCB
Để tránh điều chỉnh máy móc thiếu căn cứ, doanh nghiệp nên triển khai kiểm tra theo trình tự:
- Kiểm tra bề mặt PCB
Quan sát pad, lớp phủ, dấu hiệu oxy hóa, trầy xước và nhiễm bẩn. - Kiểm tra vật liệu hàn
Đối chiếu mã hợp kim, loại kem hàn, flux, hạn sử dụng và điều kiện bảo quản. - Kiểm tra điều kiện cấp flux
Đánh giá lượng phủ, độ đồng đều, tình trạng flux và phương pháp sử dụng. - Đo profile nhiệt thực tế
Kiểm tra nhiệt độ đỉnh, thời gian gia nhiệt và thời gian trên liquidus theo khuyến nghị của nhà sản xuất vật liệu. - Thử nghiệm và xác nhận kết quả
Chạy thử với mẫu PCB đại diện, so sánh chất lượng mối hàn trước và sau khi điều chỉnh.
Đối với PCB chưa lắp linh kiện, doanh nghiệp có thể tham khảo phương pháp đánh giá khả năng hàn của IPC. Tài liệu IPC-TM-650 2.4.14.1 mô tả phương pháp thử hàn sóng và đánh giá mức độ phủ thiếc. Đây là tiêu chí của phương pháp thử được dẫn trong tài liệu, không nên tự động áp dụng làm tiêu chuẩn nghiệm thu cho mọi sản phẩm PCB.
4. Giải pháp vật liệu hàn từ VIMOTA
Để hạn chế lỗi thiếc không bám đều, doanh nghiệp không chỉ cần kiểm soát thiết bị và điều kiện vận hành mà còn cần lựa chọn vật liệu hàn phù hợp với đặc điểm PCB và quy trình sản xuất.
VIMOTA cung cấp giải pháp vật liệu hàn phục vụ ngành sản xuất và lắp ráp điện tử, bao gồm:
– Thiếc hàn dạng thanh: Phù hợp với các quy trình hàn sóng, hàn nhúng và hàn chọn lọc, tùy theo hợp kim và yêu cầu dây chuyền.
– Kem hàn (Solder Paste): Sử dụng trong công đoạn SMT, cần lựa chọn hợp kim, kích thước bột thiếc và hệ flux phù hợp với thiết kế PCB và profile reflow.
– Thiếc hàn dạng dây: Phục vụ hàn thủ công, sửa chữa và gia công linh kiện điện tử.
– Chất trợ hàn (Flux): Hỗ trợ làm sạch bề mặt kim loại, cải thiện khả năng thấm ướt và phù hợp với từng phương pháp hàn.
Việc lựa chọn vật liệu cần căn cứ vào loại PCB, lớp phủ bề mặt, hợp kim, phương pháp hàn và thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. VIMOTA hướng đến việc hỗ trợ khách hàng lựa chọn vật liệu phù hợp, kiểm soát chất lượng mối hàn và tối ưu hiệu quả sản xuất.
Liên hệ VIMOTA để được tư vấn giải pháp vật liệu hàn phù hợp với dây chuyền sản xuất PCB/PCBA của doanh nghiệp.
Liên hệ ngaySĐT/Zalo: 0969 879 218 (Vimota Việt Nam)
Mail: sales03@vimota-vn.com
