In kem hàn là công đoạn quan trọng trong quy trình SMT, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hàn và độ ổn định của PCBA. Nhiều lỗi như thiếu thiếc, cầu thiếc, chập mạch thường bắt nguồn từ việc kiểm soát chưa tốt bước in kem hàn. Dựa trên kinh nghiệm thực tế tại nhà máy, Makipos tổng hợp 11 lưu ý kỹ thuật khi in kem hàn SMT nhằm đảm bảo chất lượng PCB trong sản xuất.
1. 11 lưu ý kỹ thuật khi in kem hàn SMT
1.1. Tốc độ quét
Tốc độ quét của dao quyết định kem hàn có đủ thời gian điền đầy lỗ stencil hay không. Nếu quét quá nhanh, kem hàn không kịp xuống pad, dẫn đến thiếu thiếc, còn quét quá chậm thì lượng thiếc dư thừa có thể tạo cầu hoặc chập mạch.
Vì vậy, việc điều chỉnh tốc độ phù hợp với loại kem hàn, độ dày stencil và mật độ linh kiện là rất quan trọng để đạt chất lượng in ổn định.
1.2. Lực dao quét
Lực ép của dao ảnh hưởng đến việc kem hàn được ép đều qua stencil. Lực quá mạnh có thể làm mòn dao và biến dạng stencil, còn lực quá yếu sẽ khiến kem hàn không phủ đủ.
Thông thường, các kỹ sư bắt đầu với lực vừa đủ, quan sát kết quả và điều chỉnh dần để đảm bảo lượng thiếc đồng đều trên toàn bộ PCB.
1.3. Góc quét
Góc quét định hướng cách kem hàn tiếp xúc với bề mặt pad. Góc quá cao làm giảm lực ép và dễ thiếu thiếc, trong khi góc quá thấp lại có thể gây dư thiếc và cầu mạch.
Trong sản xuất, góc dao phổ biến từ 45° đến 65°, với giá trị khoảng 55° là điểm cân bằng giữa độ phủ và hạn chế cầu thiếc.
1.4. Khoảng cách giữa stencil và PCB
Khoảng cách giữa stencil và PCB cần được kiểm soát ở mức nhỏ nhất để đảm bảo kem hàn được in đều theo thiết kế. Khi PCB hoặc stencil bị cong, võng, khoảng cách này sẽ tăng lên, dẫn đến in thiếc không đồng đều, đặc biệt tại khu vực trung tâm bảng mạch. Việc kiểm soát độ phẳng của PCB và tình trạng stencil là yếu tố không thể bỏ qua.
1.5. Tốc độ nhấc stencil sau quét
Sau khi quét xong, tốc độ nhấc stencil ảnh hưởng đến hình dạng kem hàn trên pad. Nhấc quá nhanh có thể làm kem hàn bị kéo, tạo đỉnh nhọn hoặc biến dạng. Nhấc quá chậm tuy giúp ổn định hình dạng thiếc nhưng lại làm giảm năng suất và tăng cycle time. Tốc độ nhấc stencil cần được cân đối giữa chất lượng in và hiệu quả sản xuất.
1.6. Kiểm soát vệ sinh stencil
Trong quá trình in, kem hàn có thể khô hoặc bám cặn vào lỗ stencil, làm thay đổi lượng thiếc in ra. Vì vậy, stencil cần được vệ sinh định kỳ trước, trong và sau quá trình in bằng IPA hoặc phương pháp vệ sinh khô phù hợp. Việc vệ sinh đúng cách giúp duy trì biên dạng lỗ stencil và độ ổn định của quá trình in kem hàn.
1.7. Tình trạng stencil và dao quét
Stencil và dao quét là các vật tư tiêu hao, chất lượng sẽ giảm dần theo số lần sử dụng. Nếu không kiểm soát tốt tình trạng mài mòn hoặc biến dạng, chất lượng in kem hàn sẽ không còn ổn định dù thông số máy đã được cài đặt đúng. Do đó, cần kiểm tra định kỳ và thay thế khi vượt quá giới hạn cho phép.
1.8. Chân chống cong PCB
Đối với các PCB có kích thước lớn, phần trung tâm rất dễ bị võng trong quá trình in. Nếu không được chống đỡ bằng support pin phù hợp, kem hàn tại khu vực này thường bị thiếu do stencil không tiếp xúc đều với bề mặt PCB. Việc bố trí support pin hợp lý giúp giữ PCB phẳng và đảm bảo lượng thiếc in đồng đều.
1.9. Vùng quét và vị trí lỗ mở stencil
Vị trí lỗ mở stencil cần nằm trong vùng quét hiệu quả của dao quét. Khi lỗ mở quá lệch so với tâm quét, lượng thiếc sau in có thể không đồng đều, thậm chí không in được. Do đó, thiết kế stencil và cài đặt vùng quét cần được xem xét đồng thời ngay từ giai đoạn chuẩn bị sản xuất.
1.10. Xử lý kem hàn
Kem hàn cần được xử lý đúng cách trước khi đưa vào sản xuất, bao gồm kiểm soát loại kem hàn, thời gian rã đông, thời gian và cách khuấy trộn để đạt độ nhớt tiêu chuẩn. Kem hàn quá rắn hoặc quá lỏng đều ảnh hưởng xấu đến chất lượng in và hàn. Nhiều dây chuyền hiện nay còn sử dụng hệ thống làm mát kem hàn để duy trì phẩm chất trong suốt quá trình in kéo dài.
1.11. Kiểm tra sau in
Kiểm tra kem hàn sau in bằng hệ thống 2D hoặc 3D giúp phát hiện sớm các sai lệch về lượng và hình dạng thiếc. Đặc biệt ở giai đoạn đầu sản xuất, việc kiểm tra liên tục giúp đánh giá độ ổn định của thông số setup trước khi chuyển sang sản xuất hàng loạt, từ đó giảm rủi ro lỗi hàn ở các công đoạn sau.
2. Vai trò của in kem hàn trong chất lượng SMT
In kem hàn là bước nền tảng trong quy trình SMT vì nó quyết định trực tiếp lượng thiếc ban đầu trên mỗi pad. Khi bước này không được kiểm soát tốt, các công đoạn phía sau rất khó bù lại sai lệch.
Công đoạn in kem hàn ảnh hưởng trực tiếp đến:
- Lượng thiếc trên pad và độ đồng đều giữa các vị trí.
- Chất lượng mối hàn sau reflow.
- Độ chính xác khi gắn linh kiện.
- Tỷ lệ lỗi như thiếu thiếc, cầu thiếc, chập mạch, lệch linh kiện.
Kiểm soát tốt in kem hàn giúp:
- Ổn định chất lượng hàn trên toàn bộ PCB.
- Giảm lỗi lặp lại trong sản xuất hàng loạt.
- Nâng cao độ tin cậy của PCBA, đặc biệt với mạch mật độ cao.
Vì vậy, in kem hàn không chỉ là một bước kỹ thuật, mà là yếu tố quyết định độ ổn định của toàn bộ quy trình SMT.
3. Vì sao cần kiểm soát chặt chẽ quá trình in kem hàn
Trong sản xuất SMT, công đoạn in kem hàn chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nhiều yếu tố như thiết bị, vật tư và điều kiện môi trường. Nếu không kiểm soát chặt chẽ, chất lượng in kem hàn rất dễ mất ổn định và gây lỗi hàng loạt.
Quá trình in kem hàn cần được kiểm soát vì:
- Sai lệch nhỏ ở thông số in có thể lặp lại trên toàn bộ bảng mạch.
- Lỗi phát sinh ở bước này khó khắc phục ở các công đoạn phía sau.
- Kem hàn và stencil là vật tư nhạy cảm, dễ thay đổi theo thời gian sử dụng.
- PCB bị cong, võng hoặc sai lệch setup dễ gây thiếu thiếc cục bộ.
Việc kiểm soát tốt quá trình in kem hàn giúp:
- Duy trì độ ổn định của dây chuyền SMT.
- Giảm rủi ro lỗi hàng loạt trong sản xuất.
- Đảm bảo chất lượng PCBA nhất quán giữa các lô.
Vì vậy, in kem hàn cần được xem là công đoạn kiểm soát trọng yếu, không chỉ là bước chuẩn bị trước khi gắn linh kiện.
Kết luận
In kem hàn là công đoạn nền tảng quyết định chất lượng toàn bộ quy trình SMT. Việc kiểm soát tốt các thông số in và xử lý kem hàn giúp giảm lỗi, ổn định chất lượng mối hàn và hạn chế rủi ro trong sản xuất hàng loạt. Tại Makipos, các lưu ý kỹ thuật trong quá trình in kem hàn SMT được áp dụng xuyên suốt trong sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng PCBA ổn định và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của từng dự án.
