kem hàn
Công trình ,
Thẻ kem hàn , solder paste
Chia sẻ:

MÔ TẢ CHI TIẾT

Trong quá trình sản xuất bảng mạch điện tử PCB, công nghệ SMT (Surface Mount Technology) đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra những sản phẩm có độ chính xác cao, kích thước nhỏ gọn và khả năng đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe của ngành điện tử. Trong đó, kem hàn (Solder Paste) là một trong những vật liệu quan trọng nhất, trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn, độ ổn định của dây chuyền và tỷ lệ lỗi của sản phẩm.

Việc lựa chọn đúng loại kem hàn và kiểm soát tốt quá trình sử dụng không chỉ giúp tạo ra mối hàn chắc chắn, dẫn điện tốt mà còn góp phần giảm lỗi SMT, hạn chế chi phí rework và nâng cao hiệu suất sản xuất.

1. Kem hàn là gì?

Kem hàn là vật liệu được sử dụng phổ biến trong công nghệ SMT để kết nối linh kiện điện tử với các pad trên bảng mạch PCB.

Về cơ bản, kem hàn gồm hai thành phần chính:

  • Bột hợp kim hàn (Solder Powder): cung cấp vật liệu kim loại để hình thành mối hàn.
  • Flux: hỗ trợ loại bỏ oxide trên bề mặt kim loại, cải thiện khả năng wetting và giúp quá trình hình thành mối hàn diễn ra ổn định.

Trong quy trình SMT, kem hàn được in lên các pad của PCB thông qua stencil. Sau đó, máy gắp đặt linh kiện đặt các linh kiện điện tử lên vị trí đã được phủ kem hàn. PCB tiếp tục được đưa qua lò reflow, tại đây kem hàn nóng chảy và tạo thành liên kết cơ học cũng như kết nối điện giữa linh kiện và PCB.

2. Vai trò của kem hàn trong sản xuất PCB

Kem hàn không chỉ có chức năng tạo liên kết giữa linh kiện và PCB. Đây còn là một yếu tố quan trọng để kiểm soát chất lượng toàn bộ quy trình SMT.

Đảm bảo kết nối điện

Mối hàn cần có khả năng dẫn điện ổn định và duy trì độ tin cậy trong suốt vòng đời sản phẩm. Kem hàn phù hợp giúp tạo ra mối hàn đồng đều, giảm nguy cơ hở mạch hoặc tiếp xúc không ổn định.

Tạo liên kết cơ học

Mối hàn phải đủ chắc chắn để giữ linh kiện trên PCB và chịu được các tác động cơ học, rung động cũng như sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình sử dụng.

Hỗ trợ sản xuất linh kiện kích thước nhỏ

Các thiết bị điện tử hiện đại ngày càng sử dụng nhiều linh kiện nhỏ, BGA, QFN và các linh kiện có khoảng cách chân rất nhỏ. Vì vậy, khả năng in chính xác và kiểm soát lượng kem hàn trở thành yếu tố quan trọng.

Ổn định năng suất dây chuyền

Khả năng in ổn định, phù hợp với stencil và profile reflow có thể giúp giảm số lượng lỗi, giảm thời gian dừng máy và hạn chế hoạt động sửa chữa sau reflow.

3. Những lỗi thường gặp khi sử dụng kem hàn

Trong sản xuất PCB, nhiều lỗi liên quan đến mối hàn có thể bắt nguồn từ công đoạn in kem hàn hoặc sự không phù hợp giữa kem hàn và các điều kiện sản xuất. Một số lỗi phổ biến gồm:

Solder Bridge – Cầu hàn: Xảy ra khi kem hàn giữa hai pad hoặc hai chân linh kiện kết nối với nhau, gây nguy cơ chập mạch.

Insufficient Solder – Thiếu kem hàn: Lượng kem hàn không đủ có thể tạo ra mối hàn không hoàn chỉnh, ảnh hưởng đến độ bền cơ học và kết nối điện.

Solder Ball – Bi thiếc: Các hạt solder nhỏ tách khỏi vùng mối hàn trong quá trình reflow, có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của PCB.

Tombstoning: Một đầu linh kiện chip bị nhấc lên khỏi PCB trong quá trình reflow, thường gặp ở linh kiện nhỏ như 0201 hoặc 0402.

Poor Wetting – Wetting kém: không tạo được sự bám dính và lan truyền phù hợp trên bề mặt pad hoặc chân linh kiện.

Void: Các khoảng rỗng hình thành bên trong mối hàn, đặc biệt cần quan tâm đối với BGA, QFN và các linh kiện công suất.

4. Lựa chọn kem hàn phù hợp cho PCB

Việc lựa chọn loại kem hàn phù hợp cần dựa trên yêu cầu của sản phẩm và quy trình sản xuất.

Hợp kim hàn

Một số loại hợp kim thường gặp gồm:

  • Sn63/Pb37
  • Sn62/Pb36/Ag2
  • SAC305, SAC0307, SAC007 và các hợp kim lead-free khác.

Đối với các sản phẩm yêu cầu đáp ứng quy định hạn chế sử dụng chì, kem hàn không chì (lead-free) là lựa chọn phổ biến.

Kích thước hạt

Kích thước hạt (powder size) thường được phân loại theo Type. Kích thước hạt cần được lựa chọn dựa trên kích thước aperture của stencil, pitch của linh kiện và yêu cầu về khả năng in.

Các ứng dụng SMT thông dụng có thể sử dụng Type 3 hoặc Type 4, trong khi các thiết kế có pitch nhỏ và yêu cầu in fine-pitch có thể cần loại bột mịn hơn.

Flux

Flux có thể được lựa chọn dựa trên yêu cầu về độ sạch, độ tin cậy và quy trình sau hàn. Một số lựa chọn phổ biến:

  • No-clean flux
  • Water-soluble flux
  • Low-residue flux
  • Flux dành cho fine-pitch
  • Flux tối ưu cho khả năng wetting

Việc lựa chọn mã sản phẩm phù hợp cần dựa trên datasheet và yêu cầu thực tế của sản phẩm.

5. Lợi ích khi tối ưu giải pháp kem hàn

Việc lựa chọn và sử dụng kem hàn đúng cách có thể mang lại nhiều lợi ích cho dây chuyền SMT:

  • Tăng độ ổn định của quá trình in
  • Giảm lỗi solder bridge
  • Giảm lỗi thiếu/thừa kem hàn
  • Hạn chế solder ball và tombstone
  • Cải thiện khả năng wetting
  • Nâng cao chất lượng mối hàn
  • Giảm tỷ lệ rework
  • Giảm chi phí sản xuất
  • Tăng First Pass Yield (FPY)
  • Tăng độ tin cậy của sản phẩm
  • Hỗ trợ sản xuất PCB với linh kiện fine-pitch

Việc kiểm soát tốt kem hàn giúp doanh nghiệp xây dựng một quy trình SMT có tính ổn định và khả năng kiểm soát cao hơn.

Kết luận

Kem hàn là một trong những yếu tố cốt lõi của công nghệ SMT và có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bảng mạch điện tử PCB. Tuy nhiên, hiệu quả của kem hàn không chỉ phụ thuộc vào bản thân vật liệu mà còn phụ thuộc vào sự kết hợp giữa loại kem hàn, stencil, máy in, điều kiện môi trường, SPI và profile reflow.

Việc lựa chọn kem hàn phù hợp có thể giảm lỗi SMT, hạn chế chi phí rework, nâng cao năng suất và quan trọng nhất là tạo ra những bảng mạch điện tử có chất lượng ổn định và độ tin cậy cao.

__________________________________

Liên hệ ngay với VIMOTA Việt Nam để được hỗ trợ kỹ thuật, nhận mẫu thử và báo giá sản phẩm chính hãng.

🌐: vimota-vn.com

📩: vnm158@gmail.com / sales03@vimota-vn.com

📞: +84 969 879 218/ +84 98 557 1698