Lưu trình SMT
M một số người dùng đã hỏi một vài câu hỏi về SMT, đồng thời có một số đồng nghiệp mới không hiểu SMT là gì, vì vậy tôi sẽ nhân cơ hội này chia sẻ một chút kiến thức. Những người đã có kinh nghiệm xin hãy ủng hộ, nếu có sai sót hoặc thiếu sót, xin chỉ bảo thêm. Còn với những người chưa nắm rõ về SMT thì hãy thử xem liệu có thể học thêm được điều gì mới không.
Ngày nay, lắp ráp bảng mạch điện tử chủ yếu được thực hiện thông qua việc sử dụng kem hàn (solder paste) để dán và hàn các linh kiện điện tử lên bảng mạch in. Quá trình hàn này có thể được thực hiện bằng công nghệ hàn dán bề mặt (SMT - Surface Mount Technology) hoặc hàn sóng (Wave soldering). Tất nhiên, bạn cũng có thể sử dụng hàn tay hoàn toàn (Touch-up), nhưng điều đó không nằm trong phạm vi bài viết này và rủi ro về chất lượng rất cao, không thể sản xuất hàng loạt.
Vì hàn sóng hiện nay hầu như không còn được sử dụng cho nhiều sản phẩm nữa ( tất nhiên tại Việt Nam vẫn còn công ty sử dụng), nên bài viết này chỉ giới thiệu về quá trình lắp ráp bảng mạch bằng công nghệ hàn dán bề mặt (SMT).
Cơ bản thì quá trình sản xuất SMT ngày nay là một chuỗi các hoạt động liên tục. Từ việc đưa bảng trống (PCB, bảng mạch trần) vào dây chuyền sản xuất SMT cho đến khi bảng mạch hoàn chỉnh, tất cả đều được thực hiện trên cùng một dây chuyền.
Dưới đây là quy trình cơ bản từ khi bảng mạch trống được nạp vào dây chuyền cho đến khi bảng hoàn thiện và các quy trình hậu kiểm đảm bảo chất lượng:
01. Nạp bảng trống (Bare Board Loading)
Bước đầu tiên của quá trình lắp ráp bảng mạch là sắp xếp bảng trống (bare board) theo thứ tự, sau đó đặt chúng vào kệ chứa (magazine). Máy móc sẽ tự động đưa từng bảng vào dây chuyền sản xuất SMT.
02. In kem hàn (Solder paste printing)
Bước đầu tiên khi bảng mạch in (Printed Circuit Board) vào dây chuyền SMT là in kem hàn (solder paste). Nói thật, nó giống như việc bôi mặt nạ lên da mặt. Kem hàn được in lên các pad cần hàn linh kiện trên PCB. Sau đó, khi qua lò hàn nóng, kem hàn sẽ tan chảy và gắn kết linh kiện điện tử lên bảng mạch.
03. Máy kiểm tra kem hàn (Solder Paste Inspector) (tùy chọn)
Do chất lượng in kem hàn ảnh hưởng đến chất lượng hàn linh kiện sau này, một số nhà máy SMT sử dụng các thiết bị quang học để kiểm tra chất lượng in kem hàn. Nếu có bảng in lỗi, nó sẽ được loại bỏ hoặc sửa chữa.
04. Máy gắn linh kiện tốc độ cao (Pick and Place Speed Machine)
Tại đây, các linh kiện điện tử nhỏ (như điện trở, tụ điện, cuộn cảm) được gắn lên bảng mạch. Các linh kiện này được giữ lại bởi kem hàn đã được in trước đó.
05. Máy gắn linh kiện phổ thông (Pick and Place General Machine)
Dùng để gắn các linh kiện điện tử lớn hơn như BGA IC, đầu nối (connector), yêu cầu vị trí chính xác hơn.
Ở công đoàn này cũng có thể sử dụng nhân công để hoàn thành.
06. Đặt tay hoặc kiểm tra trực quan (Hand Place Component or Visual Inspection)
Trước khi qua lò hàn nóng (reflow), thường có một điểm kiểm tra để loại bỏ các bảng có lỗi như lệch linh kiện hoặc mất linh kiện.
07. Hàn lại (Reflow)
Mục tiêu của việc hàn lại là làm tan chảy kem hàn và tạo liên kết giữa các chân linh kiện và bảng mạch còn xót.
08. Kiểm tra quang học tự động (AOI) (tùy chọn)
Một số nhà máy có thể sử dụng máy kiểm tra quang học tự động (AOI) để kiểm tra các lỗi như mất linh kiện, sai hướng, cầu hàn, hoặc không đủ thiếc hàn.
09. Thu bảng (Unloading)
Sau khi bảng mạch hoàn thiện, chúng sẽ được thu vào kệ chứa (magazine).
10. Kiểm tra trực quan sản phẩm hoàn chỉnh (Visual Inspection)
Tất cả các dây chuyền SMT đều có khu vực kiểm tra trực quan để kiểm tra xem có lỗi nào không sau khi lắp ráp bảng mạch.
11. Hàn tay các linh kiện còn lại (Touch-up)
Nếu có linh kiện nào không thể được gắn bằng SMT, sẽ cần phải hàn tay.
12. Kiểm tra mạch điện mở/ngắn (ICT - In-Circuit Test)
Kiểm tra mở/ngắn mạch (ICT) nhằm xác định xem có các lỗi ngắn mạch hoặc mở mạch nào trên bảng mạch hay không.
13. Kiểm tra chức năng (Function Test)
Kiểm tra chức năng nhằm đảm bảo rằng bảng mạch hoạt động đúng theo yêu cầu sau khi lắp ráp.
14. Cắt bảng (De-Panel)
Bảng mạch sau khi hoàn thành thường được cắt ra từ các bảng lớn hơn, sử dụng máy cắt để không gây hư hại cho linh kiện hoặc bảng mạch.
