Công nghệ SMT khá quen thuộc trong lĩnh vực sản xuất linh kiện. Công nghệ SMT khá quen thuộc trong lĩnh vực sản xuất linh kiện. Bạn có thể tìm hiểu thêm thông tin về công nghệ này để có thêm nhiều kiến thức hữu ích về các thiết bị điện tử mà mình đang sử dụng.
Phụ lục bài viết
SMT là gì?
Công nghệ SMT là một thuật ngữ phổ biến trong ngành sản xuất bảng mạch điện tử, dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử. Nếu bạn là người ngoài ngành, đã nghe nhiều tới SMT nhưng chưa hiểu rõ nó là gì thì hãy cùng CNC-VINA tìm hiểu về công nghệ này trong bài viết dưới đây nhé.
Công nghệ SMT được phát triển vào những năm 1960 và được áp dụng một cách rộng rãi vào cuối những năm 1980. Tập đoàn IBM của Mỹ có thể được coi là người đi tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ này. Công nghệ gắn kết bề mặt được phát triển vào những năm 1960.
Đến năm 1986, các linh kiện gắn trên bề mặt chiếm nhiều nhất 10% thị trường, nhưng đã nhanh chóng trở nên phổ biến. Vào cuối những năm 1990, phần lớn các cụm mạch in điện tử công nghệ cao bị chi phối bởi các thiết bị gắn kết bề mặt.
SMT (Surface Mount Technology) được hiểu là công nghệ gắn kết bề mặt. Công nghệ này cho phép chế tạo các bo mạch bằng phương pháp hàn qua các bể chì nóng thay cho phương pháp xuyên lỗ truyền thống.
Trong đó các thành phần điện, linh kiện điện tử được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng mạch in (PCB). Đây là một phương pháp chế tạo bảng mạch phổ biến trên các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử tự động, bán tự động.
Các công đoạn có thể được thực hiện qua một, một số máy tự động hoặc cả một dây chuyền lắp ráp linh kiện bảng mạch điện tử để tạo ra sản phẩm hoàn thiện. Ngày nay quy trình vận hành của máy SMT bảo đảm cho việc pick (gắp linh kiện điện tử lên khỏi vị trí từ băng tải cấp phôi, phễu rung, thanh rung cấp liệu, khay chứa…) và place (đặt vào vị trí trên bảng mạch in) được thực hiện với sai số nhỏ, độ chính xác cao.
Dây chuyền công nghệ SMT là loại dây chuyền hiện đại, được ứng dụng phổ biến trong quy trình sản xuất mạch điện tử. Với yêu cầu nhỏ, gọn, di động của các sản phẩm điện tử ngày nay, dây chuyền SMT giúp tối ưu hóa kích thước của các PCB. Đồng thời, cũng giúp gắn thêm nhiều thiết bị như Diot, điện trở, tụ điện.
Tùy theo mức độ tự động hóa, dây chuyền SMT được chia thành 2 loại:
- Dây chuyền SMT tự động
- Dây chuyền SMT bán tự động
Phù hợp với quy mô của dây chuyền sản xuất có thể được chia thành dây chuyền sản xuất lớn, vừa và nhỏ. Các thiết bị trong dây chuyền SMT bao gồm: Máy nạp PCB (PCB loader), Máy in stencil tự động (Auto smt stencil printer), băng tải PCB ( PCB converyor), máy gắp đặt linh kiện, lò lung SMT (SMT reflow oven), AOI. Ngoài ra còn có các thiết bị phụ trợ như: Thiết bị phụ trợ, thiết bị kiểm tra, thiết bị sửa chữa, thiết bị làm sạch, thiết bị sấy và thiết bị bảo quản vật liệu.
Bởi vì các máy SMT là các máy cơ khí chính xác điều khiển bằng máy tính được trang bị những công nghệ hiện đại nhất như công nghệ xử lý ảnh…Một linh kiện điện, điện tử được gắn theo cách này được gọi là thiết bị gắn trên bề mặt ( SMD-Surface Mount Device). Trong ngành sản xuất bảng mạch điện tử, lắp ráp bảng mạch, cách tiếp cận này đã thay thế phần lớn công nghệ xuyên lỗ.
Tại thời điểm đó hầu hết linh kiện điện tử phải được gia công cơ khí để đính thêm một mẩu kim loại vào hai đầu sao cho có thể hàn trực tiếp chúng lên trên bề mặt mạch in.
Tuy nhiên, khi áp dụng công nghệ SMT mỗi linh kiện được cố định trên bề mặt mạch in bằng một diện tích phủ chì rất nhỏ, và ở mặt kia của tấm PCB linh kiện cũng chỉ được cố định bằng một chấm kem hàn tương tự. Nhờ vậy mà kích thước vật lý của linh kiện ngày càng giảm.
Phương pháp lắp ráp các linh kiện điện tử phù hợp, phần lớn là do SMT cho phép tăng cường tự động hóa sản xuất, giảm chi phí và cải thiện chất lượng. Nó cũng cho phép có nhiều linh kiện hơn để phù hợp trên một khu vực nhất định của chất nền bảng mạch.
Cả hai công nghệ đều có thể được sử dụng trên cùng một bo mạch, với công nghệ lỗ thông thường được sử dụng cho các linh kiện điện tử không thích hợp để gắn trên bề mặt như máy biến áp lớn và chất bán dẫn công suất tản nhiệt.
Một linh kiện SMT thường nhỏ hơn so với linh kiện xuyên lỗ của nó vì nó có dây dẫn nhỏ hơn hoặc không có dây dẫn nào cả. Nó có thể có chân ngắn hoặc dây dẫn với nhiều kiểu khác nhau, tiếp điểm phẳng, ma trận bóng hàn (BGA), hoặc các đầu cuối trên thân của linh kiện.
Phân loại máy SMT
Phân loại theo ứng dụng
- Ứng dụng gắp – đặt (Placement)
- Ứng dụng kiểm tra (Inspection)
- Ứng dụng hàn (Soldering)
- Ứng in mạch (Screen Printing)
- Ứng dụng làm sạch (Cleaning)
- Ứng dụng sửa chữa (Repair & Rework)
- Các ứng dụng khác (Other)
Phân loại theo ngành nghề
- Ngành điện – điện tử (Consumer Electronics)
- Ngành ô tô (Automotive)
- Ngành hàng không vũ trụ (Aerospace)
- Ngành hàng thiết yếu (Defense)
Quy trình công nghệ dây chuyền SMT
Bạn đã bao giờ tò mò về cách máy giặt chuyển sang chế độ chức năng khác nhau khi bạn chỉ nhấn một số nút? Bí mật đằng sau là một PCBA, lắp ráp bảng mạch in.
Trong cuộc sống ngày nay, máy điện không chỉ là một dây cáp cộng với một thiết bị đơn chức năng, mà là một “người trợ giúp” với nhiều khả năng khác nhau.
PCBA đưa điều này thành hiện thực bằng cách tập hợp các loại và lắp ráp linh kiện điện tử khác nhau lại với nhau trên một diện tích rất nhỏ của chất nền được gọi là PCB, cung cấp một mạch có thể đảm nhận các nhiệm vụ phức tạp và đa chức năng.
Quy trình lắp ráp bảng mạch điện tử PCB trải qua các bước:
1. Chuẩn bị vật chất và kiểm tra(Material preparation and examination)
Chuẩn bị SMC và PCB và kiểm tra nếu có bất kỳ sai sót nào. PCB thường có các miếng đồng phẳng, thường là thiếc-chì, bạc hoặc vàng, không có lỗ, được gọi là miếng hàn.
2. Chuẩn bị stencil (Stencil preparation)
Stencil được sử dụng để cung cấp vị trí cố định cho quá trình in dán hàn. Nó được sản xuất theo vị trí được thiết kế của miếng hàn trên PCB.
3. Dán thiếc hàn (Solder paste printing)
Keo hàn, thường là hỗn hợp của chất trợ dung và thiếc , được sử dụng để kết nối SMC và miếng hàn trên PCB. Nó được áp dụng cho PCB với stencil bằng cách sử dụng chổi cao su trên một phạm vi góc từ 45°-60°.
4. Dán SMC (SMC placement)
PCB được in sau đó được chuyển đến các máy chọn và đặt , nơi chúng được đưa lên băng chuyền và các thành phần điện tử được đặt trên đó.
5. Hàn lại (Reflow soldering)
- Buồng sấy hàn(Soldering oven): sau khi SMC được đặt vào vị trí, các bo mạch được chuyển vào lò sấy hàn nóng chảy lại.
- Vùng nhiệt sơ bộ(Pre-heat zone): vùng đầu tiên trong lò ủ là vùng nhiệt sơ bộ, nơi nhiệt độ của bo mạch và tất cả các thành phần được nâng lên đồng thời và dần dần. Tốc độ tăng nhiệt độ trong phần này là 1,0 ℃ -2,0 ℃ mỗi giây cho đến khi đạt 140 ℃ -160 ℃.
- Vùng ngâm (Soak zone): bo mạch sẽ được giữ trong vùng này ở nhiệt độ từ 140 ℃ -160 ℃ trong 60-90 giây.
- Khu vực chảy lại (Reflow zone): các bo mạch sau đó đi vào một vùng mà nhiệt độ tăng lên ở mức 1,0 ℃ -2,0 ℃ mỗi giây đến đỉnh 210 ℃ -230 ℃ để làm tan chảy thiếc trong bột hàn, liên kết thành phần dẫn đến các miếng đệm trên PCB . Sức căng bề mặt của vật hàn nóng chảy giúp giữ cho các thành phần ở đúng vị trí.
- Vùng làm mát(Cooling zone): một phần để đảm bảo chất hàn đông cứng khi thoát ra khỏi vùng gia nhiệt để tránh lỗi mối nối .
Nếu bảng mạch là hai mặt thì quá trình in, đặt, chỉnh lại này có thể được lặp lại bằng cách sử dụng hồ hàn hoặc keo để giữ các thành phần tại chỗ.
6. Làm sạch và kiểm tra (Clean and inspection)
Làm sạch các bo mạch sau khi hàn và kiểm tra xem có bất kỳ sai sót nào không. Làm lại hoặc sửa chữa các khiếm khuyết và bảo quản sản phẩm. Các thiết bị phổ biến liên quan đến SMT bao gồm ống kính phóng đại, AOI (Kiểm tra quang học tự động), máy kiểm tra đầu dò, máy chụp X-quang, v.v.
Cũng có thể tóm tắt ngắn gọn như sau:
Các hãng khác nhau sở hữu những kĩ thuật gắn chip khác nhau để tạo ra các loại máy gắn chip trên dây truyền SMT. Tuy nhiên, những công đoạn đều theo một quy chuẩn chung bao gồm 4 bước:
- Quét hợp kim hàn: Kem hàn có dạng bột nhão, tính bám dính cao, thành phần thay đổi tùy công nghệ và đối tượng hàn. Kem hàn quét qua lỗ của một mặt nạ kim loại (metal mask hoặc stencil) được đặt trên PCB để tránh dính vào nơi không mong muốn. Sau đó, chuyển sang công đoạn gắn linh kiện
- Gắn chíp, gắn IC: Máy tự động gỡ linh kiện từ băng chuyền hoặc khay và đặt vào vị trí tương ứng đã được quét kem hàn. Sau khi kem hàn được sấy khô, PCB được lật mặt và quá trình gắn lặp lại. Công nghệ SMT mới còn cho phép gắn linh kiện cùng lúc cả hai mặt
- Gia nhiệt – làm mát: Tại lò sấy, PCB đi qua các khu vực với nhiệt độ tăng dần để linh kiện có thể thích ứng. Ở nhiệt độ đủ lớn, kem hàn nóng chảy, dán chặt linh kiện lên PCB. Sau đó chúng được rửa bằng một số hóa chất, dung môi và nước để làm sạch vật liệu hàn rồi dùng khí nén làm khô nhanh.
- Kiểm tra và sửa lỗi: Ở bước 2 chúng ta có thể sử dụng các máy AOI (automated Optical Inspection) quang học hoặc X-ray. Các thiết bị này cho phép phát hiện các lỗi vị trí, lỗi tiếp xúc của các linh kiện và thiếc, keo hàn trên bề mặt của mạch in.
.jpg)
Sự khác nhau giữa SMD và SMT
Với SMT (Công nghệ gắn kết bề mặt) là toàn bộ công nghệ liên quan đến việc hàn và gắn các thành phần điện tử trên bảng mạch. Các tính năng điện tử bao gồm tụ điện, điện trở và bóng bán dẫn trên PCB, chưa kể đến một số ít. Mặc dù bạn có thể đặt các miếng thủ công, nhưng hầu hết, các nhà sản xuất sử dụng máy móc đặc biệt. Với máy móc, kết quả chủ yếu là hoàn hảo và chất lượng cao.
Máy SMT đặc biệt, chủ yếu được gọi là máy Pick-and-Place, cẩn thận chọn và đặt tất cả các thành phần và đặt chúng trên bảng mạch. Một lần nữa, bạn có thể thực hiện việc này theo cách thủ công nếu bạn muốn hoặc có kinh nghiệm làm việc đó theo cách thủ công. Tuy nhiên, bạn có thể phải đi chọn và đặt máy theo yêu cầu để có kết quả tốt nhất cho sản phẩm tốt nhất cho kết quả tốt nhất.
Surface Mount Devices (SMD) là các linh kiện được nhà sản xuất gắn trên mạch điện tử để mạch hoạt động. SMT là công nghệ, trong khi SMD là các bộ phận phù hợp với bảng mạch trần. Các thành phần cơ bản phải tìm đường đến bảng bằng quy trình SMT. Hầu hết, các nhà sản xuất sẵn sàng sử dụng máy móc cạnh tranh để gắn và hàn SMD trên một bảng mạch trần.
Trong giai đoạn đầu, việc đặt các thiết bị gắn trên bề mặt chủ yếu được thực hiện bằng tay. Tuy nhiên, với công nghệ được cải tiến, máy chọn và đặt đã đảm nhận vai trò này. Những chiếc máy này hoàn hảo để chọn và đặt tất cả các bộ phận trên bảng mạch. Họ thực hiện công việc nhanh hơn và hiệu quả hơn nhiều so với việc chọn và đặt các thành phần theo cách thủ công.
Ưu và nhược điểm của công nghệ dây chuyền SMT
Ưu điểm
- Chi phí sản xuất: Một trong những lý do khiến việc lắp ráp SMT được hình thành là để giảm chi phí sản xuất. SMT yêu cầu phải khoan ít lỗ hơn rất nhiều trên bảng mạch. Điều này làm giảm đáng kể chi phí xử lý và xử lý. Cuối cùng, SMT có nhiều khả năng tạo ra khối lượng lớn, cho phép chi phí trên mỗi đơn vị tốt hơn.
- Hiệu quả: Một lợi ích khác của lắp ráp SMT là nó sử dụng không gian bảng mạch theo cách hiệu quả hơn nhiều. Nhờ lắp ráp SMT, các kỹ sư hiện có thể biến các thiết bị điện tử phức tạp thành các cụm nhỏ hơn. Ngoài việc sử dụng hiệu quả hơn không gian trên PCB, lắp ráp SMT nhanh hơn nhiều, cho phép các nhà sản xuất tăng tổng sản lượng. Để đặt điều này trong viễn cảnh, một cái gì đó có thể mất 1-2 giờ để thực hiện, việc lắp ráp SMT chỉ mất 10 – 15 phút.
- Tính đơn giản: Trong lắp ráp xuyên lỗ, dây dẫn đi qua các lỗ để kết nối các thành phần. Vì các thành phần SMT được hàn ngay trên PCB nên cấu trúc tổng thể ít phức tạp hơn nhiều .
- Ít lỗi: Việc lắp ráp SMT phụ thuộc rất nhiều vào máy móc chứ không phụ thuộc quá nhiều vào con người. SMT là một quy trình ít bị lỗi vì nó gần như hoàn toàn tự động.
- Phát ra bức xạ thấp: Có lẽ, một trong những ưu điểm đáng kể nhất của công nghệ SMT là phát bức xạ thấp. Khi lắp ráp các bộ phận bằng SMT, bạn sẽ gặp phải lượng bức xạ thấp. Do đó, nó có nghĩa là SMT là một phương pháp lắp ráp an toàn hơn một chút so với các phương pháp lắp ráp khác.
Nhược điểm
Như một số các quy trình sản xuất khác, công nghệ SMT có một số nhược điểm.
Điểm lớn nhất là nó đòi hỏi sự chú ý đến chi tiết cao hơn nhiều so với lắp ráp linh kiện xuyên lỗ. Ngay cả với các quy trình phần lớn được tự động hóa, các thông số thiết kế của bạn vẫn phải được đáp ứng để tạo ra sản phẩm cuối cùng chất lượng. Điều này phần lớn rơi vào vai của nhà thiết kế và nhà sản xuất điện tử.
Rắc rối cũng có thể phát sinh khi SMT được sử dụng để đặt các thành phần vào PCB, nó sẽ hoạt động trong các điều kiện liên quan đến:
- Ứng suất cơ học
- Môi trường áp lực
- Điều chỉnh nhiệt độ
Vấn đề này có thể được giảm thiểu bằng cách kết hợp SMT với các quy trình xuyên lỗ để có được những lợi ích của cả hai.
Địa chỉ phân phối thiết bị SMT chính hãng
Lidinco là công ty cung cấp các loại thiết bị SMT uy tín nhập khẩu trực tiếp từ các hãng hàng đầu Mỹ, Nhật, Hàn, Đài Loan với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.
Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục và các loại thiết bị chuyên dụng khác.
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Phớt cơ khí là gì? Tất cả thông tin về phớt cơ khí
