Tìm hiểu SMT là gì?

Tìm hiểu SMT là gì ?SMT viết tắt của cụm tư Surface Mount Technology ( Công nghệ dán mặt phẳng ), trong kỹ thuật PCB thì gọi là công nghệ tiên tiến hàn linh kiện dán, từ 2008 công nghệ tiên tiến này đã gia nhập vào Nước Ta và đến nay nó đã tăng trưởng khá to lớn theo nhu yếu sản xuất bo mạch dán và nhu yếu nhỏ gọn của PCB .Khái niệm SMT :

Công nghệ hàn linh kiện dán là phương pháp gắn các linh kiện điện tử trực tiếp lên trên bề mặt của bo mạch (PCB). Các linh kiện điện tử dành riêng cho công nghệ này có tên viết tắt là SMD. Trong công nghiệp điện tử, SMT đã thay thế phần lớn công nghệ đóng gói linh kiện trên tấm PCB xuyên lỗ theo đó linh kiện điện tử được cố định trên bề mặt PCB bằng phương pháp xuyên lỗ và hàn qua các bể chì nóng.

Công nghệ SMT được tăng trưởng vào những năm 1960 và được vận dụng một cách thoáng rộng vào cuối những năm 1980. Tập đoàn IBM của Hoa kỳ hoàn toàn có thể được coi là người đi tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ tiên tiến này. Lúc đó linh kiện điện tử phải được gia công cơ khí để đính thêm một mẩu sắt kẽm kim loại vào hai đầu sao cho hoàn toàn có thể hàn trực tiếp chúng lên trên mặt phẳng mạch in. Kích thước linh kiện được giảm xuống khá nhiều và việc gắn linh kiện lên trên cả hai mặt của PCB làm cho công nghệ SMT trở lên thông dụng hơn là công nghệ tiên tiến gắn linh kiện bằng chiêu thức xuyên lỗ, được cho phép làm tăng tỷ lệ linh kiện. Thông thường, mỗi linh kiện được cố định và thắt chặt trên mặt phẳng mạch in bằng một diện tích quy hoạnh phủ chì rất nhỏ, và ở mặt kia của tấm PCB linh kiện cũng chỉ được cố định và thắt chặt bằng một chấm kem hàn tương tự như. Vì nguyên do này, kích cỡ vật lý của linh kiện ngày càng giảm. Công nghệ SMT có mức độ tự động hóa cao, không yên cầu nhiều nhân công, và đặc biệt quan trọng làm tăng hiệu suất sản xuất .

Kỹ thuật hàn Chip (bao gồm cả tụ, trở, led và các linh kiện cơ bản gọi chung là chip trong SMT)

Các hãng khác nhau chiếm hữu những tuyệt kỹ và độc quyền công nghệ tiên tiến khác nhau khi sản xuất những loại máy gắn chíp trên dây truyền SMT. Tuy vậy, những quy trình từ lúc nạp liệu cho tới lúc thành phẩm ( bo được gắn chíp ) thì tương đối giống nhau .Các quy trình đó gồm có :

• Quét hợp kim hàn (kem hàn) lên trên bo mạch trần vào các vị trí trên đó có mạ sẵn chân hàn bằng vàng, thiếc-chì, bạc… sử dụng mặt nạ hàn để thực hiện công việc này.
• Gắn chíp, gắn IC
• Gia nhiệt – làm mát
• Kiểm tra và sửa lỗi.

Quét hợp kim hàn (Thông thường là quét thiếc)

Trên mặt phẳng mạch in không đục lỗ, ở những nơi linh kiện được gắn vào, người ta đã mạ sẵn những lớp vật tư dẫn điện như thiếc-chì, bạc hoặc vàng – những chi tiết cụ thể này được gọi là chân hàn ( hay lớp đệm hàn ). Sau đó, kem hàn, thường thấy dưới dạng bột nhão là hỗn hợp của kim loại tổng hợp hàn ( có thành phần khác nhau, tùy vào công nghệ tiên tiến và đối tượng người dùng hàn ) và những hạt vật tư hàn, được quét lên trên mặt phẳng của mạch in. Để tránh kem hàn dính lên trên những nơi không mong ước người ta phải sử dụng một dụng cụ đặc biệt quan trọng gọi mà mặt nạ sắt kẽm kim loại ( metal mask – hoặc stencil ) làm bằng màng mỏng dính thép không gỉ trên đó người ta gia công, đục thủng ở những vị trí tương ứng với nơi đặt chíp trên bo mạch-bằng cách này, kem hàn sẽ được quét vào những vị trí mong ước. Nếu cần phải gắn linh kiện lên mặt còn lại của bo mạch, người ta phải sử dụng một thiết bị tinh chỉnh và điều khiển số để đặt những chấm vật tư có tính bám dính cao vào những vị trí đặt linh kiện. Sau khi kem hàn được phủ lên trên mặt phẳng, bo mạch sẽ được chuyển sang máy đặt chíp ( pick-and-place machine ) .

Gắn chíp, gắn IC

Các linh kiện SMDs, size nhỏ, thường được chuyển tải tới dây truyền trên băng chứa ( bằng giấy hoặc nhựa ) xoay quanh một trục nào đó. Trong khi đó IC lại thường được chứa trong những khay đựng riêng. Máy gắp chip được tinh chỉnh và điều khiển số sẽ gỡ những chip trên khay chứa và đặt chúng lên trên mặt phẳng PCB ở nơi được quét kem hàn. Các linh kiện ở mặt dưới của bo mạch được gắn lên trước, và những chấm keo được sấy khô nhanh bằng nhiệt hoặc bằng bức xạ UV. Sau đó bo mạch được lật lại và máy gắn linh kiện thực thi nốt những phần còn lại trên mặt phẳng bo .

Gia nhiệt – làm mát

Sau khi quy trình gắp, gắn linh kiện hoàn tất, bo mạch được chuyển tới lò sấy. Đầu tiên những bo tiến vào vùng sấy sơ bộ nơi mà ở đó nhiệt độ của bo và mọi linh kiện tương đối đồng đều và được nâng lên một cách từ từ. Việc này làm giảm thiểu ứng suất nhiệt khi khi quy trình lắp ráp kết thúc sau khi hàn. Bo mạch sau đó tiến vào vùng với nhiệt độ đủ lớn để hoàn toàn có thể làm nóng chảy những hạt vật tư hàn trong kem hàn, hàn những đầu linh kiện lên trên bo mạch. Sức căng mặt phẳng của kem hàn nóng chảy giúp cho linh kiện không lệch vị trí, và nếu như mặt phẳng địa lý của chân hàn được sản xuất như phong cách thiết kế, sức căng mặt phẳng sẽ tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh linh kiện về đúng vị trí của nó .Có nhiều kỹ thuật dùng cho việc gia nhiệt, ủ bo mạch sau quy trình gắp, gắn. Những kỹ thuật mà ta thường gặp sử dụng đèn hồng ngoại, khí nóng. Trường hợp đặc biệt quan trọng người ta hoàn toàn có thể sử dụng chất lỏng CF4 với nhiệt độ sối lớn. kỹ thuật này được gọi là gia. Phương pháp này đã không còn là ưu tiên số một khi kiến thiết xây dựng những nhà máy sản xuất. Hiện nay người ta sử dụng nhiều khí nitơ cho hoặc khí nén giầu ni-tơ trong những lò ủ đối lưu. Dĩ nhiên, mỗi giải pháp có những ưu điểm và điểm yếu kém riêng. Với giải pháp ủ dùng IR, kỹ sư phong cách thiết kế phải sắp xếp linh kiện trên bo sao cho những linh kiện thấp hơn không rơi vào vùng của những linh kiện cao hơn. Nếu người phong cách thiết kế biết trước được những quy trình nhiệt hoặc quy trình hàn đối lưu thì anh ta sẽ thuận tiện hơn trong việc sắp xếp những linh kiện gắn trên bo. Với 1 số ít phong cách thiết kế, người ta phải hàn bằng tay thủ công hoặc lắp thêm những linh kiện đặc biệt quan trọng, hoặc là tự động hóa bằng cách sử dụng những thiết bị hồng ngoại tập trung chuyên sâu. Sau quy trình hàn những bo mạch phải được “ rửa ” để gỡ bỏ những phần vật tư hàn còn dính trên đó vì bất kể một viên vật tư hàn nào trên mặt phẳng bo cũng hoàn toàn có thể làm ngắn mạch của mạng lưới hệ thống. Các vật tư hàn khác nhau được rửa bằng những hóa chất khác nhau được tẩy rửa bằng những dung môi khác nhau. Phần còn lại là dung môi hòa tan được rửa bằng nước sạch và làm khô nhanh bằng không khí nén. Nếu không chú trọng tới hình thức và vật tư hàn không gây hiện tượng kỳ lạ ngắn mạch hoặc ăn mòn, bước làm sạch này hoàn toàn có thể là không thiết yếu, tiết kiệm ngân sách và chi phí ngân sách và giảm thiểu ô nhiễm chất thải .

Kiểm tra và sửa lỗi

Cuối cùng bo mạch được đưa sang bộ phận kiểm tra quang học để phát hiện lỗi bỏ sót linh kiện hoặc sửa những lỗivị trí của linh kện. Trong trường hợp thiết yếu, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể lắp ráp thêm 1 số ít trạm kiểm tra quang học cho dây truyền công nghệ tiên tiến sao cho hoàn toàn có thể phát hiện lỗi sau từng mỗi quy trình .Ở quy trình này tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng những máy AOI ( automated Optical Inspection ) quang học hoặc sử dụng X-ray. Các thiết bị này được cho phép phát hiện những lỗi vị trí, lỗi tiếp xúc của những linh kiện và kem hàn trên mặt phẳng của mạch in .

Ưu điểm khi sử dụng công nghệ SMT

• Linh kiện nhỏ hơn
• Cần phải tạo ra rất ít lỗ trong quá trình chế tạo PCB
• Quá trình lắp ráp đơn giản hơn
• Những lỗi nhỏ gặp phải trong quá trình đóng gói được hiệu chỉnh tự động (sức căng bề mặt của kem hàn nóng chảy làm lệch vị trí của linh kiện ra khỏi vị trí của chân hàn trên bo mạch)
• Có thể gắn linh kiện lên trên hai mặt của bo mạch
• Làm giảm trở và kháng của lớp chì tiếp xúc (làm tăng hiệu năng của các linh kiện cao tần)
• Tinh năng chịu bền bỉ hơn trong điều kiện bị va đập và rung lắc
• Giá linh kiện cho công nghệ SMT thường rẻ hơn giá linh kiện cho công nghệ xuyên lỗ
• Các hiệu ứng cao tần (RF) không mong muốn ít xảy ra hơn khi sử dụng công nghệ SMT so với các linh kiện cho dùng công nghệ hàn chì, tạo điều kiện thuận lợi cho việc dự đoán các đặc tuyến của linh kiện.
• Công nghệ SMT ra đời, thay thế dần dần công nghệ đóng gói xuyên lỗ, điều này không có nghĩa là SMT hoàn toàn lý tưởng. Những điểm cần phải khắc phục ở công nghệ này là quá trình công nghệ chế tạo SMT công phu hơn nhiều so với việc sử dụng công nghệ đóng gói xuyên lỗ, đầu tư ban đầu tương đối lớn và tốn thời gian trong việc lắp đặt hệ thống.

Do kích cỡ linh kiện rất nhỏ, độ phân giải của những linh kiện trên bo là rất cao nên việc điều tra và nghiên cứu, tiến hành công nghệ tiên tiến này một cách bằng tay thủ công sẽ làm cho tỷ suất sai hỏng tương đối lớn và tốn kém .Hiện nay những mẫu sản phẩm SMT tương đối phong phú phân phối đủ những nhu yếu từ thủ công bằng tay tới tự động hóa trọn vẹn. Hầu như những hãng sản xuất thiết bị SMT số 1 quốc tế đều tham gia triển lãm lần này như Samsung-SMT, Speedline ( Mỹ ) hay Juki ( Nhật bản ). Với sự Open của mẫu sản phẩm SMT, với xu thế di dời góp vốn đầu tư, Nước Ta chắc như đinh sẽ trở thành những vương quốc có nền công nghiệp điện tử tăng trưởng trong khu vực và trên quốc tế trong tương lai không xa .( Theo codientu.org )

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category: Linh Kiện Và Vật Tư