Công nghệ gắn bề mặt (SMT) chủ yếu bao gồm: in kem hàn, định vị chính xác, hàn nóng chảy.
Trong đó, chất lượng in kem hàn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm gắn trên bề mặt. Theo đánh giá và phân tích của ngành, khoảng 60% bảng mạch được gia công lại là do in kem hàn kém.
Trong in kem hàn, có ba bộ phận quan trọng: kem hàn, khuôn in và thiết bị in. Nếu lựa chọn đúng, có thể đạt được kết quả in tốt. Thảo luận ngắn gọn như sau:
1. Kem hàn Kem hàn là một loại bùn được tạo ra bằng cách trộn bột hàn và chất trợ dung kem hàn (nhựa thông, chất pha loãng, chất ổn định, v.v.) có chức năng hàn. Kem hàn có độ nhớt. Trong quá trình in, nó chịu lực đẩy của dụng cụ cạo và độ nhớt của nó giảm. Khi nó đạt đến lỗ mở của khuôn in, độ nhớt đạt đến mức thấp nhất, vì vậy nó có thể dễ dàng đi qua lỗ mẫu và lắng xuống trên miếng đệm PCB. Khi dừng lực bên ngoài, độ nhớt của kem hàn nhanh chóng tăng trở lại, do đó sẽ không có hiện tượng sụt và tràn khuôn in, và sẽ đạt được hiệu ứng in tốt.
Độ nhớt là một đặc tính quan trọng của kem hàn. Về mặt động, trong quá trình in, độ nhớt càng thấp thì độ lưu động càng tốt và dễ chảy vào lỗ khuôn; về mặt tĩnh, sau khi in, kem hàn vẫn nằm trong lỗ khuôn, độ nhớt cao, giữ nguyên hình dạng đã điền đầy. , không bị xẹp xuống. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của kem hàn:
1. Ảnh hưởng của hàm lượng bột hợp kim trong kem hàn đến độ nhớt – hàm lượng bột hợp kim trong kem hàn tăng làm độ nhớt tăng;
2.2. Ảnh hưởng của kích thước hạt bột hợp kim kem hàn đến độ nhớt – độ nhớt sẽ giảm khi kích thước hạt tăng; Ø Kem hàn hạt mịn có khả năng in tốt hơn, đặc biệt đối với các sản phẩm có mật độ cao, bước hẹp, do kích thước lỗ nhỏ của khuôn in, phải lấy bột hợp kim hạt nhỏ, nếu không sẽ ảnh hưởng đến việc in và tháo khuôn. Ø Ưu điểm của bột hợp kim hạt nhỏ: khả năng in tốt và độ nét cao của đồ họa in. Ø Nhược điểm của bột hợp kim hạt nhỏ: dễ sụp đổ, diện tích bề mặt lớn dễ bị oxy hóa. Mối quan hệ giữa bước chì và hạt hàn của linh kiện SMT Bước chì (mm) 0.8 trở lên 0.65 0.5 0.4 Đường kính hạt (um) 75 trở xuống 60 trở xuống 50 trở xuống 40 trở xuống
3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của kem hàn: nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm, nhiệt độ môi trường tốt nhất để in là 23±3℃;
4.4. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến độ nhớt của kem hàn: độ nhớt giảm khi tốc độ cắt tăng. Thời hạn hiệu lực và môi trường lưu trữ và sử dụng kem hàn: Ø Nói chung, kem hàn có thể được lưu trữ trong 6 tháng trong điều kiện 0-10℃ mà không cần mở nắp, và nên sử dụng hết càng sớm càng tốt sau khi mở; Ø Môi trường sử dụng kem hàn là: yêu cầu Nhiệt độ của phòng SMT là 20-26℃ và độ ẩm là 40-60%;
Ø Nếu kem hàn không được mở, thời gian lưu trữ trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm môi trường là ≤ 48 giờ;
Ø Sau khi mở nắp, thời gian để kem hàn ở nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung quanh là ≤18 giờ;
Ø Thời gian sử dụng trên lưới thép ≤ 12 giờ;
Ø Sau khi in, kem hàn vẫn lưu lại trên dây trong vòng ≤2 giờ;
Ø Thời gian từ khi mở hộp đến trước khi hàn nóng chảy nhỏ hơn hoặc bằng 18 giờ.
Các khuyết tật do kem hàn gây ra: 1. Không hàn nhúng Ø Hoạt động của thuốc hàn không tốt; Ø Các hạt kim loại bị oxy hóa rất nhiều; 2. Không lăn trong quá trình in Ø Dòng chảy không phù hợp, chẳng hạn như: độ nhớt, chỉ số lưu biến không phù hợp; 3. Cầu nối Ø Kem hàn bị xẹp; 4. Hàn không đủ Ø Do các hạt bột hợp kim lớn, hình dạng không chính xác hoặc không thể in được, kem hàn bị chặn các lỗ khuôn; 5. Bi hàn Ø Kem hàn bị xẹp; Ø Trong quá trình nóng chảy lại, dung môi bắn tung tóe; Ø Các hạt kim loại bị oxy hóa.
Thứ hai, khuôn mẫu khuôn Chức năng chính của khuôn mẫu là áp dụng chính xác kem hàn vào các miếng đệm cần phủ kem hàn trên PCB. Trong quá trình in kem hàn, chất lượng gia công của khuôn mẫu khuôn mẫu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng in của kem hàn. Độ dày của khuôn mẫu và kích thước của lỗ mở quyết định khối lượng in của kem hàn, và khuôn mẫu laser thép không gỉ cần được gia công thông qua gia công ngoài. Do đó, các thông số như độ dày của khuôn mẫu và kích thước lỗ mở thiết kế phải được xác nhận trước khi gia công ngoài để đảm bảo chất lượng in của kem hàn.
Thông thường, có các thành phần có khoảng cách lớn hơn 1.27mm và các thành phần có khoảng cách hẹp trên PCB. Các thành phần có khoảng cách lớn hơn 1.27mm cần một tấm thép không gỉ có độ dày 0.2mm và các thành phần có khoảng cách hẹp cần một tấm thép không gỉ có độ dày 0.15-0.10mm. Đồng thời, độ dày của tấm thép không gỉ có thể được xác định theo tình hình của hầu hết các thành phần trên PCB, và sau đó có thể điều chỉnh lượng rò rỉ kem hàn bằng cách mở rộng hoặc thu hẹp kích thước của các lỗ đệm của từng thành phần.
Nếu các thành phần trên cùng một PCB yêu cầu chênh lệch lớn về lượng kem hàn, thì khuôn mẫu tại các thành phần có bước chân hẹp có thể được làm mỏng một phần, nhưng chi phí xử lý của quá trình làm mỏng cao hơn. Do đó, có thể áp dụng phương pháp thỏa hiệp và độ dày của tấm thép không gỉ có thể được lấy làm giá trị trung gian. Ví dụ, một số thành phần trên cùng một PCB yêu cầu độ dày 0.20mm và các thành phần khác yêu cầu độ dày 0.15-0.12mm. Tại thời điểm này, độ dày của tấm thép không gỉ có thể được chọn là 0.18 mm. Kích thước mở có thể là 1: 1 đối với các thành phần chung và diện tích mở của các thành phần Chip lớn và PLCC yêu cầu lượng kem hàn lớn nên được mở rộng thêm 10%. Đối với các thiết bị như QFP có bước chân là 0.5mm và 0.65mm, diện tích mở nên được giảm 10%.
Hình dạng mở thích hợp có thể cải thiện hiệu ứng đặt, ví dụ: khi kích thước thành phần chip nhỏ hơn 1005, 0603, do khoảng cách nhỏ giữa hai miếng đệm, kem hàn trên miếng đệm ở cả hai đầu dễ được đặt ở dưới cùng của thành phần trong quá trình đặt. Dính, bắc cầu và tạo hạt ở dưới cùng của thành phần dễ xảy ra sau khi hàn chảy lại. Do đó, khi xử lý mẫu, mặt trong của lỗ mở của một cặp miếng đệm hình chữ nhật (Hình 1) có thể được sửa đổi thành góc nhọn hoặc hình vòng cung (Hình 2, hình dạng của lỗ mở thành phần chip) để giảm lượng kem hàn ở dưới cùng của thành phần, có thể cải thiện quá trình đặt. Kem hàn ở dưới cùng của thành phần dính.
3. Thiết bị in Máy in là thiết bị in kem hàn lên bảng mạch in, là thiết bị có ảnh hưởng lớn nhất đến quy trình và chất lượng. Hiện nay, máy in chủ yếu được chia thành: máy in thủ công, máy in bán tự động và máy in hoàn toàn tự động.
Ø Máy in bán tự động: vận hành đơn giản, tốc độ in nhanh, cấu trúc đơn giản, nhược điểm là: ít điểm kiểm soát được của các thông số quy trình in, độ chính xác định tâm in thấp, khả năng nhả kem hàn kém, thường phù hợp với các linh kiện trên 0603, khoảng cách chân in PCB lớn hơn 1.27mm.
Ø Máy in hoàn toàn tự động: độ chính xác in cao, hiệu ứng nhả kem hàn tốt, quy trình in ổn định, thích hợp để in các linh kiện dày đặc và các linh kiện có khoảng cách hẹp; nhược điểm là: chi phí bảo trì cao, yêu cầu cao về trình độ kiến thức của người vận hành