Cầu hàn SMT là một thách thức chung mà các nhà sản xuất thiết bị điện tử phải đối mặt trong quá trình lắp ráp. Hiện tượng này xảy ra khi vật hàn vô tình kết nối hai thành phần liền kề hoặc vùng dẫn điện, dẫn đến đoản mạch hoặc ảnh hưởng chức năng.Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào những điểm phức tạp của cầu hàn SMT, bao gồm nguyên nhân, biện pháp phòng ngừa và giải pháp hiệu quả.
1. Cầu nối hàn PCB PCB là gì:
Cầu hàn SMT còn được gọi là “cầu hàn ngắn” hoặc “cầu hàn”, xảy ra trong quá trình lắp ráp các thành phần công nghệ gắn trên bề mặt (SMT) trên bảng mạch in (PCB). Trong SMT, các bộ phận được gắn trực tiếp lên bề mặt PCB và chất hàn được sử dụng để tạo các kết nối điện và cơ giữa bộ phận đó và PCB. Trong quá trình hàn, chất hàn được bôi lên các miếng PCB và dây dẫn của các bộ phận SMT. PCB sau đó được làm nóng, làm cho chất hàn nóng chảy và chảy ra, tạo ra sự liên kết giữa linh kiện và PCB.
2. Nguyên nhân của cầu nối hàn PCB PCB:
Cầu hàn SMT xảy ra khi một kết nối ngoài ý muốn được hình thành giữa các miếng đệm hoặc dây dẫn liền kề trên bảng mạch in (PCB) trong quá trình lắp ráp. Hiện tượng này có thể dẫn đến đoản mạch, kết nối không chính xác và hỏng hóc toàn bộ thiết bị điện tử.
Cầu hàn SMT có thể xảy ra vì nhiều lý do, bao gồm khối lượng kem hàn không đủ, thiết kế giấy nến không chính xác hoặc không thẳng hàng, mối hàn không đủ nóng chảy, nhiễm bẩn PCB và dư lượng từ thông quá mức.Lượng kem hàn không đủ là một trong những nguyên nhân gây ra cầu hàn. Trong quá trình in stencil, chất hàn được áp dụng cho các miếng PCB và dây dẫn linh kiện. Nếu bạn không bôi đủ lượng kem hàn, bạn có thể sẽ có chiều cao chờ thấp, điều đó có nghĩa là sẽ không có đủ chỗ để miếng dán hàn kết nối đúng cách bộ phận với miếng đệm. Điều này có thể dẫn đến việc tách các thành phần không đúng cách và hình thành các cầu nối hàn giữa các thành phần liền kề. Thiết kế stencil không chính xác hoặc căn chỉnh sai cũng có thể gây ra hiện tượng bắc cầu hàn.
Giấy nến được thiết kế không đúng cách có thể gây ra sự lắng đọng chất hàn không đồng đều trong quá trình dán chất hàn. Điều này có nghĩa là có thể có quá nhiều chất hàn ở một số khu vực và quá ít ở những khu vực khác.Sự lắng đọng kem hàn không cân bằng có thể gây ra hiện tượng bắc cầu hàn giữa các bộ phận liền kề hoặc các vùng dẫn điện trên PCB. Tương tự như vậy, nếu khuôn tô không được căn chỉnh chính xác trong quá trình dán keo hàn, nó có thể khiến cặn hàn bị lệch và tạo thành các cầu hàn.
Sự nóng chảy lại của mối hàn không thích hợp là một nguyên nhân khác gây ra hiện tượng bắc cầu hàn. Trong quá trình hàn, PCB với kem hàn được nung nóng đến nhiệt độ cụ thể để kem hàn nóng chảy và chảy thành các mối hàn.Nếu cấu hình nhiệt độ hoặc cài đặt phản xạ nhiệt không được đặt chính xác, chất hàn có thể không tan chảy hoàn toàn hoặc chảy đúng cách. Điều này có thể dẫn đến sự nóng chảy không hoàn toàn và sự tách biệt không đủ giữa các miếng đệm hoặc dây dẫn liền kề, dẫn đến hiện tượng hàn cầu.
Ô nhiễm PCB là nguyên nhân phổ biến gây ra hiện tượng bắc cầu hàn. Trước quá trình hàn, các chất gây ô nhiễm như bụi, hơi ẩm, dầu hoặc chất trợ dung có thể tồn tại trên bề mặt PCB.Những chất gây ô nhiễm này có thể cản trở quá trình làm ướt và chảy thích hợp của chất hàn, khiến chất hàn dễ dàng hình thành các kết nối không chủ ý giữa các miếng đệm hoặc dây dẫn liền kề.
Dư lượng từ thông quá mức cũng có thể khiến cầu hàn hình thành. Chất trợ dung là một hóa chất được sử dụng để loại bỏ oxit khỏi bề mặt kim loại và thúc đẩy quá trình làm ướt chất hàn trong quá trình hàn.Tuy nhiên, nếu chất trợ dung không được làm sạch đúng cách sau khi hàn, nó có thể để lại cặn. Những chất cặn này có thể hoạt động như một môi trường dẫn điện, cho phép chất hàn tạo ra các kết nối ngoài ý muốn và cầu nối hàn giữa các miếng đệm hoặc dây dẫn liền kề trên PCB.
3. Biện pháp phòng ngừa đối với cầu hàn SMT PCB:
A. Tối ưu hóa thiết kế và căn chỉnh stencil: Một trong những yếu tố chính trong việc ngăn ngừa cầu hàn là tối ưu hóa thiết kế stencil và đảm bảo căn chỉnh phù hợp trong quá trình dán hàn.Điều này liên quan đến việc giảm kích thước khẩu độ để kiểm soát lượng chất hàn bám trên các miếng PCB. Kích thước lỗ nhỏ hơn giúp giảm khả năng lan rộng chất hàn dư thừa và gây ra hiện tượng bắc cầu. Ngoài ra, việc làm tròn các cạnh của các lỗ stencil có thể thúc đẩy quá trình giải phóng kem hàn tốt hơn và giảm xu hướng hàn kết nối giữa các miếng đệm liền kề. Việc thực hiện các kỹ thuật chống bắc cầu, chẳng hạn như kết hợp các cầu nối hoặc khoảng trống nhỏ hơn vào thiết kế stencil, cũng có thể giúp ngăn ngừa hiện tượng bắc cầu hàn. Các tính năng ngăn chặn cầu hàn này tạo ra một rào cản vật lý ngăn chặn dòng chảy của chất hàn giữa các miếng đệm liền kề, do đó làm giảm nguy cơ hình thành cầu hàn. Căn chỉnh mẫu phù hợp trong quá trình dán là rất quan trọng để duy trì khoảng cách cần thiết giữa các thành phần. Việc căn chỉnh sai dẫn đến sự lắng đọng kem hàn không đồng đều, làm tăng nguy cơ hình thành cầu hàn. Việc sử dụng hệ thống căn chỉnh như hệ thống thị giác hoặc căn chỉnh bằng laser có thể đảm bảo vị trí của giấy nến chính xác và giảm thiểu sự xuất hiện của cầu nối hàn.
B. Kiểm soát lượng kem hàn: Việc kiểm soát lượng kem hàn là rất quan trọng để ngăn chặn sự lắng đọng quá mức, có thể dẫn đến hiện tượng bắc cầu hàn.Một số yếu tố cần được xem xét khi xác định lượng chất hàn tối ưu. Chúng bao gồm bước thành phần, độ dày của khuôn tô và kích thước miếng đệm. Khoảng cách các thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc xác định đủ lượng kem hàn cần thiết. Các thành phần càng gần nhau thì càng cần ít miếng dán hàn để tránh hiện tượng bắc cầu. Độ dày của giấy nến cũng ảnh hưởng đến lượng chất hàn được lắng đọng. Giấy nến dày hơn có xu hướng để lại nhiều chất hàn hơn, trong khi giấy nến mỏng hơn có xu hướng để lại ít chất hàn hơn. Việc điều chỉnh độ dày của khuôn tô theo yêu cầu cụ thể của việc lắp ráp PCB có thể giúp kiểm soát lượng chất hàn được sử dụng. Kích thước của các miếng đệm trên PCB cũng cần được xem xét khi xác định lượng chất hàn thích hợp. Miếng đệm lớn hơn có thể yêu cầu khối lượng dán hàn nhiều hơn, trong khi miếng đệm nhỏ hơn có thể yêu cầu khối lượng dán hàn ít hơn. Việc phân tích chính xác các biến số này và điều chỉnh lượng kem hàn phù hợp có thể giúp ngăn chặn sự lắng đọng chất hàn quá mức và giảm thiểu nguy cơ bắc cầu hàn.
C. Đảm bảo độ nóng chảy lại của mối hàn thích hợp: Việc đạt được độ nóng chảy lại của mối hàn thích hợp là rất quan trọng để ngăn ngừa hiện tượng cầu hàn.Điều này liên quan đến việc thực hiện các cấu hình nhiệt độ thích hợp, thời gian dừng và cài đặt nóng chảy lại trong quá trình hàn. Cấu hình nhiệt độ đề cập đến các chu trình gia nhiệt và làm mát mà PCB trải qua trong quá trình chỉnh lại dòng. Phải tuân theo hồ sơ nhiệt độ khuyến nghị cho loại kem hàn cụ thể được sử dụng. Điều này đảm bảo sự tan chảy và chảy hoàn toàn của kem hàn, cho phép làm ướt thích hợp các dây dẫn linh kiện và miếng PCB đồng thời ngăn ngừa hiện tượng phản xạ không đủ hoặc không hoàn toàn. Thời gian dừng, đề cập đến thời gian PCB tiếp xúc với nhiệt độ nóng chảy cao nhất, cũng cần được xem xét cẩn thận. Thời gian lưu đủ lâu cho phép chất hàn hóa lỏng hoàn toàn và tạo thành các hợp chất liên kim cần thiết, từ đó cải thiện chất lượng của mối hàn. Thời gian dừng không đủ dẫn đến nóng chảy không đủ, dẫn đến mối hàn không hoàn chỉnh và tăng nguy cơ hình thành cầu hàn. Các cài đặt chỉnh lại dòng chảy, chẳng hạn như tốc độ băng tải và nhiệt độ cao nhất, phải được tối ưu hóa để đảm bảo sự tan chảy và đông đặc hoàn toàn của chất hàn. Điều quan trọng là phải kiểm soát tốc độ băng tải để đạt được sự truyền nhiệt đầy đủ và đủ thời gian để chất hàn chảy ra và đông đặc lại. Nhiệt độ cao nhất phải được đặt ở mức tối ưu cho chất hàn cụ thể, đảm bảo phản xạ hoàn toàn mà không gây ra sự lắng đọng hoặc bắc cầu hàn quá mức.
D. Quản lý độ sạch của PCB: Việc quản lý độ sạch của PCB đúng cách là rất quan trọng để ngăn ngừa hiện tượng bắc cầu hàn.Sự nhiễm bẩn trên bề mặt PCB có thể cản trở việc làm ướt chất hàn và làm tăng khả năng hình thành cầu hàn. Việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm trước quá trình hàn là rất quan trọng. Làm sạch hoàn toàn PCB bằng các chất và kỹ thuật làm sạch thích hợp sẽ giúp loại bỏ bụi, hơi ẩm, dầu và các chất gây ô nhiễm khác. Điều này đảm bảo rằng chất hàn dán làm ướt đúng cách các miếng PCB và dây dẫn linh kiện, giảm khả năng xảy ra cầu hàn. Ngoài ra, việc bảo quản và xử lý PCB đúng cách, cũng như giảm thiểu sự tiếp xúc của con người, có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm và giữ cho toàn bộ quá trình lắp ráp luôn sạch sẽ.
E. Kiểm tra sau hàn và làm lại: Thực hiện kiểm tra trực quan kỹ lưỡng và kiểm tra quang học tự động (AOI) sau quá trình hàn là rất quan trọng để xác định bất kỳ vấn đề nào về cầu nối hàn.Việc phát hiện kịp thời các cầu hàn cho phép làm lại và sửa chữa kịp thời để khắc phục sự cố trước khi gây ra sự cố hoặc hỏng hóc tiếp theo. Kiểm tra trực quan bao gồm việc kiểm tra kỹ lưỡng các mối hàn để xác định bất kỳ dấu hiệu nào của cầu hàn. Các công cụ phóng đại, chẳng hạn như kính hiển vi hoặc kính lúp, có thể giúp xác định chính xác sự hiện diện của cầu răng. Hệ thống AOI sử dụng công nghệ kiểm tra dựa trên hình ảnh để tự động phát hiện và xác định các khuyết tật của cầu hàn. Các hệ thống này có thể nhanh chóng quét PCB và cung cấp phân tích chi tiết về chất lượng mối hàn, bao gồm cả sự hiện diện của cầu nối. Hệ thống AOI đặc biệt hữu ích trong việc phát hiện các cầu hàn nhỏ hơn, khó tìm có thể bị bỏ sót trong quá trình kiểm tra trực quan. Khi phát hiện cầu hàn, cần làm lại và sửa chữa ngay. Điều này liên quan đến việc sử dụng các công cụ và kỹ thuật thích hợp để loại bỏ chất hàn dư thừa và tách các kết nối cầu. Thực hiện các bước cần thiết để sửa cầu hàn là rất quan trọng để ngăn ngừa các sự cố tiếp theo và đảm bảo độ tin cậy của thành phẩm.
4. Giải pháp hiệu quả cho cầu hàn PCB PCB:
A. Khử mối hàn thủ công: Đối với các cầu hàn nhỏ hơn, việc tháo cầu hàn thủ công là một giải pháp hiệu quả, sử dụng mỏ hàn có đầu nhọn dưới kính lúp để tiếp cận và tháo cầu hàn.Công nghệ này đòi hỏi phải xử lý cẩn thận để tránh làm hỏng các bộ phận xung quanh hoặc khu vực dẫn điện. Để loại bỏ các cầu hàn, hãy làm nóng đầu mỏ hàn và cẩn thận áp nó vào phần hàn thừa, làm tan chảy và di chuyển nó ra khỏi đường đi. Điều quan trọng là phải đảm bảo đầu mỏ hàn không tiếp xúc với các bộ phận, khu vực khác để tránh gây hư hỏng. Phương pháp này hoạt động tốt nhất ở nơi có thể nhìn thấy và tiếp cận được cầu hàn, đồng thời phải cẩn thận để thực hiện các chuyển động chính xác và có kiểm soát.
B. Sử dụng mỏ hàn và dây hàn để làm lại: Làm lại bằng cách sử dụng mỏ hàn và dây hàn (còn gọi là dây hàn) là một giải pháp hiệu quả khác để loại bỏ các cầu hàn.Bấc hàn được làm bằng dây đồng mỏng phủ chất trợ dung để hỗ trợ quá trình khử mối hàn. Để sử dụng kỹ thuật này, bấc hàn được đặt lên trên vật hàn thừa và nhiệt của mỏ hàn được truyền vào bấc hàn. Nhiệt làm nóng chảy chất hàn và bấc sẽ hấp thụ chất hàn nóng chảy, từ đó loại bỏ nó. Phương pháp này đòi hỏi kỹ năng và độ chính xác để tránh làm hỏng các bộ phận mỏng manh và người ta phải đảm bảo phủ đầy đủ lõi hàn trên cầu hàn. Quá trình này có thể cần phải được lặp lại nhiều lần để loại bỏ hoàn toàn chất hàn.
C. Tự động phát hiện và loại bỏ cầu hàn: Hệ thống kiểm tra tiên tiến được trang bị công nghệ thị giác máy có thể nhanh chóng xác định các cầu hàn và tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ chúng thông qua công nghệ đốt nóng bằng laser hoặc tia khí cục bộ.Các giải pháp tự động này mang lại độ chính xác và hiệu quả cao trong việc phát hiện và loại bỏ các cầu hàn. Hệ thống thị giác máy sử dụng camera và thuật toán xử lý hình ảnh để phân tích chất lượng mối hàn và phát hiện mọi điểm bất thường, bao gồm cả cầu hàn. Sau khi được xác định, hệ thống có thể kích hoạt nhiều chế độ can thiệp khác nhau. Một trong những phương pháp như vậy là gia nhiệt bằng laser cục bộ, trong đó tia laser được sử dụng để làm nóng và làm nóng chảy cầu hàn có chọn lọc để có thể dễ dàng loại bỏ. Một phương pháp khác liên quan đến việc sử dụng một tia khí tập trung áp dụng luồng không khí có kiểm soát để thổi bay chất hàn dư thừa mà không ảnh hưởng đến các bộ phận xung quanh. Những hệ thống tự động này tiết kiệm thời gian và công sức trong khi vẫn đảm bảo kết quả nhất quán và đáng tin cậy.
D. Sử dụng hàn sóng chọn lọc: Hàn sóng chọn lọc là phương pháp phòng ngừa giúp giảm nguy cơ hàn cầu nối trong quá trình hàn.Không giống như hàn sóng truyền thống, nhúng toàn bộ PCB vào một làn sóng hàn nóng chảy, hàn sóng chọn lọc chỉ áp dụng chất hàn nóng chảy cho các khu vực cụ thể, bỏ qua các bộ phận dễ dàng bắc cầu hoặc các khu vực dẫn điện. Công nghệ này đạt được bằng cách sử dụng vòi phun được điều khiển chính xác hoặc sóng hàn di động nhắm vào khu vực hàn mong muốn. Bằng cách sử dụng chất hàn có chọn lọc, nguy cơ lan rộng và bắc cầu quá mức của chất hàn có thể giảm đáng kể. Hàn sóng chọn lọc đặc biệt hiệu quả trên các PCB có bố cục phức tạp hoặc các thành phần có mật độ cao, nơi có nguy cơ bắc cầu hàn cao hơn. Nó cung cấp khả năng kiểm soát và độ chính xác cao hơn trong quá trình hàn, giảm thiểu khả năng xảy ra cầu hàn.
Tóm lại, Cầu hàn SMT là một thách thức lớn có thể ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm trong sản xuất điện tử. Tuy nhiên, bằng cách hiểu rõ nguyên nhân và thực hiện các biện pháp phòng ngừa, nhà sản xuất có thể giảm đáng kể sự xuất hiện của cầu hàn. Tối ưu hóa thiết kế stencil là rất quan trọng vì nó đảm bảo sự lắng đọng kem hàn thích hợp và giảm nguy cơ dán quá nhiều chất hàn gây ra hiện tượng bắc cầu. Ngoài ra, việc kiểm soát khối lượng kem hàn và các thông số nóng chảy lại như nhiệt độ và thời gian có thể giúp đạt được sự hình thành mối hàn tối ưu và ngăn ngừa hiện tượng bắc cầu. Giữ cho bề mặt PCB sạch sẽ là điều quan trọng để ngăn ngừa hiện tượng bắc cầu hàn, vì vậy điều quan trọng là phải đảm bảo làm sạch và loại bỏ đúng cách mọi chất gây ô nhiễm hoặc cặn bám trên bo mạch. Các quy trình kiểm tra sau mối hàn, chẳng hạn như kiểm tra trực quan hoặc hệ thống tự động, có thể phát hiện sự hiện diện của bất kỳ cầu nối hàn nào và tạo điều kiện thuận lợi cho việc làm lại kịp thời để giải quyết những vấn đề này. Bằng cách thực hiện các biện pháp phòng ngừa này và phát triển các giải pháp hiệu quả, các nhà sản xuất thiết bị điện tử có thể giảm thiểu rủi ro bắc cầu hàn SMT và đảm bảo sản xuất các thiết bị điện tử chất lượng cao, đáng tin cậy. Một hệ thống kiểm soát chất lượng mạnh mẽ và những nỗ lực cải tiến liên tục cũng rất quan trọng để theo dõi và giải quyết mọi vấn đề về cầu nối hàn tái diễn. Bằng cách thực hiện các bước phù hợp, nhà sản xuất có thể tăng hiệu quả sản xuất, giảm chi phí liên quan đến việc làm lại và sửa chữa, đồng thời cuối cùng cung cấp các sản phẩm đáp ứng hoặc vượt quá mong đợi của khách hàng.
Thời gian đăng: Sep-11-2023
Mặt sau
