Cách chọn kem hàn phù hợp cho sản phẩm của công ty

Cách chọn kem hàn phù hợp cho sản phẩm của công ty? Các tiêu chí bao gồm: Điện trở cách điện bề mặt (SIR), Di chuyển điện tử (Electromigration), Khả năng hàn (Solderability), Khả năng chống sụp (Slump resistance), Kiểm tra ăn mòn đồng, Kiểm tra dư lượng chất trợ hàn,…

Để đáp ứng chính sách không halogen (HF - Halogen Free), công ty yêu cầu bộ phận kỹ thuật xác nhận (qualify) một số loại kem hàn mới. Sau khi tìm hiểu tài liệu và hỏi ý kiến các chuyên gia, chúng tôi phát hiện rằng kiến thức về kem hàn rất phong phú. Ban đầu, chúng tôi chỉ nghĩ rằng điều chỉnh biểu đồ nhiệt độ hồi nhiệt (reflow profile) và kiểm tra khả năng hàn (solderability) là đủ, nhưng thực tế lại phức tạp hơn.



Do các linh kiện điện tử công ty sử dụng ngày càng nhỏ, kích thước nhỏ nhất hiện tại là 0402, trong khi loại 0201 vẫn chưa dám sử dụng vì lo ngại ngắn mạch trong môi trường ẩm cao dẫn đến tăng dòng rò (leakage current), làm tiêu hao pin nút dự phòng (coin battery). Ngoài ra, sản phẩm của công ty cần vượt qua thử nghiệm môi trường với nhiệt độ và độ ẩm cao, nên việc lựa chọn kem hàn phải đặc biệt chú ý đến giá trị SIR (Surface Insulation Resistance - Điện trở cách điện bề mặt).

Chất lượng của kem hàn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hàn của sản phẩm điện tử. Hầu hết các linh kiện điện tử hiện nay đều sử dụng công nghệ SMT (Surface Mount Technology) và kết nối với bảng mạch in (PCB) qua kem hàn. Vì vậy, việc chọn kem hàn phù hợp với sản phẩm của công ty rất quan trọng.

Đánh giá một loại kem hàn cần xác định những đặc tính nào?

Để đánh giá chất lượng kem hàn, ngoài khả năng hàn (Solderability) và chống sụp (Slump), các yếu tố sau đây là những đặc tính mà một loại kem hàn tốt cần có và nhà sản xuất kem hàn nên cung cấp các kết quả kiểm tra để khách hàng tham khảo:

  • SIR (Điện trở cách điện bề mặt): Nếu SIR quá thấp, dễ dẫn đến hiện tượng di chuyển điện tử hoặc vi ngắn mạch trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao.
  • Di chuyển điện tử (Electromigration): Khi có chênh lệch điện áp giữa hai đầu, các chất dẫn điện như thiếc, bạc, hoặc đồng sẽ di chuyển từ một cực sang cực kia. Nếu chất trợ hàn có khả năng dẫn điện nhẹ, hiện tượng di chuyển điện tử dễ xảy ra, đặc biệt trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao.

  • Kiểm tra ăn mòn đồng: Kem hàn được in lên bảng đồng trần, sau đó hàn hồi nhiệt và đặt trong môi trường nhiệt độ 40°C và độ ẩm 93% trong 10 ngày để quan sát hiện tượng ăn mòn.

  • Ô nhiễm ion (Ionic Contamination): Mức độ ion tự do trên bảng mạch sau khi hàn sẽ ảnh hưởng đến SIR và có thể gây hiện tượng di chuyển điện tử.

Thử nghiệm độ ẩm (Wetting test - IPC J-STD-005) và Thử nghiệm viên thiếc (Solder ball test): Kiểm tra khả năng tạo viên thiếc và tỷ lệ viên thiếc nhỏ khi hồi nhiệt.

  • Khả năng chống oxy hóa của kem hàn: Đặc biệt quan trọng khi sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau, vì kem hàn có thể chờ lâu trước khi vào lò nhiệt sau khi in.

  • Kiểm tra chống sụp (Slump test - IPC J-STD-005): Thử nghiệm chống sụp được sử dụng để kiểm tra khả năng in kem hàn cho các linh kiện chân hẹp (Fine Pitch Printability), khoảng cách 0.5mm là fine pitch và 0.4mm là super fine pitch

    .

Ngoài ra, các mục như tỷ lệ tạo hạt, khả năng leo thiếc, và tỷ lệ dư lượng chất trợ hàn cũng cần được kiểm tra để giảm tỷ lệ sai sót trong kiểm tra ICT.

  • Tỷ lệ tạo viên thiếc (Solder bead rate), tỷ lệ tạo bóng thiếc (Solder ball rate) và tỷ lệ cầu thiếc (Solder bridge rate): Đây là những chỉ số quan trọng giúp đánh giá khả năng ổn định và độ tin cậy của kem hàn trong quá trình sử dụng.

  • Khả năng lan rộng của thiếc (Wetting ability): Khả năng thiếc lan rộng đều trên bề mặt khi hồi nhiệt, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hàn và khả năng dẫn điện.

  • Tỷ lệ dư lượng chất trợ hàn (Flux residuum rate) và tỷ lệ lỗi ICT (In Circuit Tester) - tỷ lệ kiểm tra ngắn mạch và hở mạch sai: Khi có quá nhiều chất trợ hàn còn lại trên bảng mạch, tỷ lệ lỗi ICT sẽ tăng lên do chất trợ hàn cản trở việc tiếp xúc giữa đầu kiểm tra và điểm tiếp xúc trên bảng mạch.


Ngoài ra, nếu chất trợ hàn còn sót lại giữa các pad hàn trên bảng mạch, có thể dẫn đến hiện tượng di chuyển điện tử (Electromigration) trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao, gây ra dòng rò (leakage current) nhẹ. Theo thời gian, điều này sẽ làm cho chất lượng sản phẩm điện tử trở nên không ổn định. Nếu dòng rò này xảy ra trong mạch pin, sẽ làm tiêu hao năng lượng. Đương nhiên, mức độ dòng rò sẽ phụ thuộc vào giá trị điện trở cách điện (SIR) của chất trợ hàn.

Hy vọng bản dịch này giúp bạn dễ dàng hiểu và chọn được loại kem hàn phù hợp với yêu cầu cụ thể của sản phẩm và quy trình sản xuất của công ty bạn.