Hàn dán IC (Integrated Circuit) là một công đoạn quan trọng trong quy trình lắp ráp bo mạch điện tử (PCB – Printed Circuit Board) sử dụng công nghệ gắn bề mặt (SMT – Surface Mount Technology). Để đảm bảo chất lượng mối hàn và bảo vệ linh kiện khỏi hư hỏng, việc điều chỉnh nhiệt độ máy hàn (thường là lò hàn lưu – reflow oven) là yếu tố then chốt. Một sai sót nhỏ trong việc kiểm soát nhiệt độ có thể dẫn đến các lỗi như mối hàn lạnh, hư hỏng linh kiện hoặc biến dạng bo mạch. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách điều chỉnh nhiệt độ máy hàn IC dán chính xác để đạt được kết quả tối ưu.
Tầm Quan Trọng Của Việc Điều Chỉnh Nhiệt Độ Máy Hàn IC Dán
Nhiệt độ trong lò hàn lưu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn và tuổi thọ của linh kiện. Nếu nhiệt độ quá cao, IC và các linh kiện khác có thể bị hỏng do nhiệt; nếu quá thấp, kem hàn (solder paste) sẽ không tan chảy hoàn toàn, dẫn đến mối hàn không bền. Do đó, việc thiết lập một biểu đồ nhiệt độ (thermal profile) chính xác là rất quan trọng. Biểu đồ này bao gồm các giai đoạn: làm nóng trước (preheat), ngâm nhiệt (soak), hàn lưu (reflow) và làm nguội (cooling). Mỗi giai đoạn cần được điều chỉnh phù hợp với loại kem hàn, linh kiện và bo mạch.
Các Bước Điều Chỉnh Nhiệt Độ Máy Hàn IC Dán Chính Xác
Dưới đây là hướng dẫn chi tiết về cách điều chỉnh nhiệt độ máy hàn IC dán để đảm bảo chất lượng mối hàn:
Hiểu Rõ Đặc Tính Của Kem Hàn
Vai trò:
Kem hàn là hỗn hợp của thiếc, bạc, đồng và chất trợ dung (flux), được sử dụng để tạo mối nối giữa IC và bo mạch. Mỗi loại kem hàn có nhiệt độ nóng chảy khác nhau, thường được ghi rõ trên tài liệu kỹ thuật (datasheet) từ nhà sản xuất.
Cách thực hiện:
- Kiểm tra thông số kem hàn: Xác định nhiệt độ nóng chảy của kem hàn (thường từ 183°C đối với kem hàn có chì đến 217-220°C đối với kem hàn không chì). Ví dụ, kem hàn SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5) có nhiệt độ nóng chảy khoảng 217°C.
- Chọn nhiệt độ phù hợp: Nhiệt độ đỉnh (peak temperature) trong lò hàn nên cao hơn nhiệt độ nóng chảy khoảng 20-30°C (thường từ 235-250°C) để đảm bảo kem hàn tan chảy hoàn toàn mà không làm hỏng linh kiện.
- Lưu ý chất trợ dung: Chất trợ dung cần được kích hoạt ở giai đoạn ngâm nhiệt (thường 150-180°C) để làm sạch bề mặt và tăng khả năng bám dính.
Thiết Lập Biểu Đồ Nhiệt Độ (Thermal Profile)
Vai trò:
Biểu đồ nhiệt độ xác định các giai đoạn nhiệt trong lò hàn lưu, bao gồm:
- Giai đoạn làm nóng trước (Preheat): Làm nóng bo mạch từ từ để tránh sốc nhiệt.
- Giai đoạn ngâm nhiệt (Soak/Activation): Kích hoạt chất trợ dung và chuẩn bị kem hàn cho quá trình tan chảy.
- Giai đoạn hàn lưu (Reflow): Kem hàn tan chảy để tạo mối nối.
- Giai đoạn làm nguội (Cooling): Làm nguội bo mạch để cố định mối hàn.
Cách thực hiện:
- Làm nóng trước: Nhiệt độ tăng dần với tốc độ 1-3°C/giây, từ nhiệt độ phòng lên khoảng 150-180°C trong 60-120 giây. Điều này giúp tránh sốc nhiệt và bảo vệ linh kiện nhạy cảm như IC.
- Ngâm nhiệt: Duy trì nhiệt độ từ 150-180°C trong 60-90 giây để kích hoạt chất trợ dung và loại bỏ oxit trên bề mặt pad.
- Hàn lưu: Nhiệt độ tăng lên mức đỉnh (235-250°C) trong 20-40 giây để kem hàn tan chảy hoàn toàn. Thời gian trên nhiệt độ nóng chảy (Time Above Liquidus – TAL) nên được giới hạn trong 30-60 giây để tránh làm hỏng linh kiện.
- Làm nguội: Giảm nhiệt độ với tốc độ 2-4°C/giây để cố định mối hàn mà không gây nứt hoặc biến dạng.
Hiệu Chỉnh Lò Hàn Lưu
Vai trò:
Lò hàn lưu có các vùng nhiệt (zones) khác nhau, mỗi vùng được thiết lập để đáp ứng các giai đoạn của biểu đồ nhiệt độ. Việc hiệu chỉnh lò hàn đảm bảo nhiệt độ và thời gian phù hợp với yêu cầu của bo mạch và linh kiện.
Cách thực hiện:
- Kiểm tra lò hàn: Sử dụng thiết bị đo nhiệt độ (thermocouple) hoặc bộ ghi nhiệt độ (thermal profiler) để kiểm tra nhiệt độ thực tế tại từng vùng của lò.
- Điều chỉnh vùng nhiệt: Thiết lập nhiệt độ cho từng vùng (thường 4-10 vùng tùy loại lò) dựa trên biểu đồ nhiệt độ. Ví dụ:
- Vùng 1-2 (Preheat): 100-150°C.
- Vùng 3-4 (Soak): 150-180°C.
- Vùng 5-6 (Reflow): 220-250°C.
- Vùng cuối (Cooling): Giảm dần về nhiệt độ phòng.
- Kiểm tra tốc độ băng chuyền: Tốc độ băng chuyền ảnh hưởng đến thời gian bo mạch tiếp xúc với từng vùng nhiệt. Điều chỉnh tốc độ để phù hợp với thời gian yêu cầu của từng giai đoạn (thường 4-7 phút cho toàn bộ quy trình).
Kiểm Tra và Tối Ưu Hóa
Vai trò:
Sau khi thiết lập biểu đồ nhiệt độ và hiệu chỉnh lò hàn, cần kiểm tra bo mạch để đảm bảo chất lượng mối hàn và điều chỉnh nếu cần.
Cách thực hiện:
- Kiểm tra bằng mắt: Quan sát mối hàn để phát hiện các lỗi như mối hàn không đều, hàn thừa hoặc thiếu hàn.
- Tối ưu hóa: Nếu phát hiện lỗi (như mối hàn lạnh hoặc linh kiện lệch), điều chỉnh nhiệt độ hoặc thời gian ở từng vùng của lò hàn. Ví dụ, tăng nhiệt độ vùng reflow nếu mối hàn không tan chảy hoàn toàn.
Lưu Ý Quan Trọng Khi Điều Chỉnh Nhiệt Độ
Để đảm bảo điều chỉnh nhiệt độ máy hàn IC dán chính xác, cần lưu ý:
- Kiểm tra linh kiện nhạy cảm: Một số IC có giới hạn nhiệt độ thấp hơn (thường ghi trong datasheet). Đảm bảo nhiệt độ đỉnh không vượt quá giới hạn này.
- Bảo quản kem hàn: Lưu trữ kem hàn ở nhiệt độ 2-10°C và trộn đều trước khi sử dụng để tránh oxy hóa.
- Bảo trì lò hàn: Vệ sinh lò hàn định kỳ để loại bỏ cặn flux và đảm bảo luồng khí nóng hoạt động ổn định.
- Đào tạo nhân viên: Kỹ thuật viên cần được đào tạo để hiểu rõ biểu đồ nhiệt độ và cách hiệu chỉnh lò hàn.
Lợi Ích Của Việc Điều Chỉnh Nhiệt Độ Chính Xác
Việc điều chỉnh nhiệt độ máy hàn IC dán đúng cách mang lại nhiều lợi ích:
- Mối hàn chất lượng cao: Đảm bảo mối hàn bền vững, không bị nứt hoặc hỏng.
- Bảo vệ linh kiện: Tránh hư hỏng IC và các linh kiện nhạy cảm do nhiệt độ quá cao.
- Tăng tuổi thọ bo mạch: Mối hàn tốt giúp bo mạch hoạt động ổn định trong thời gian dài.
- Tiết kiệm chi phí: Giảm tỷ lệ lỗi, tiết kiệm chi phí sửa chữa và sản xuất lại.
Điều chỉnh nhiệt độ máy hàn IC dán chính xác là yếu tố quyết định chất lượng bo mạch điện tử trong quy trình SMT. Bằng cách hiểu rõ đặc tính kem hàn, thiết lập biểu đồ nhiệt độ hợp lý, hiệu chỉnh lò hàn và kiểm tra chất lượng, bạn có thể đảm bảo mối hàn bền vững và bảo vệ linh kiện khỏi hư hỏng. Quy trình này đòi hỏi sự tỉ mỉ, kiến thức kỹ thuật và thiết bị hiện đại. Nếu thực hiện đúng, bạn sẽ tạo ra các bo mạch chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp điện tử hiện đại. Hãy đầu tư vào quy trình điều chỉnh nhiệt độ để tối ưu hóa sản xuất và nâng cao độ tin cậy của sản phẩm!
Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ :
CÔNG TY THÔNG TIN ĐIỆN TỬ Z755
Địa chỉ : Số 2A, Phan Văn Trị, Phường 10, Gò Vấp, TP.HCM
📞 Hotline: 0989 33 55 11
📧 Email : z755m.e@gmail.com
🌐 Website : http://www.z755.com.vn/
Facebook: https://www.facebook.com/congtyZ755
