Quá trình hàn củabảng mạchlà một bước quan trọng trong việc đảm bảo kết nối điện đáng tin cậy giữa các linh kiện điện tử và bảng mạch. Một quy trình hàn tốt không chỉ có thể đảm bảo hoạt động bình thường của mạch mà còn cải thiện đáng kể độ ổn định và tuổi thọ của các thiết bị điện tử. Từ hàn thủ công đơn giản đến hàn nóng chảy tự động hóa cao, mọi chi tiết của quy trình hàn đều rất quan trọng.
1, Tầm quan trọng của việc hàn board mạch
Các linh kiện điện tử trên bảng mạch cần được kết nối chắc chắn với mạch thông qua hàn để đạt được khả năng truyền tín hiệu và hoạt động chức năng. Trong quá trình sản xuất có thể xảy ra các khuyết tật như hàn ảo, hàn nguội do thông số hàn không chính xác và các chân linh kiện bị oxy hóa; Trong quá trình sử dụng thiết bị, các yếu tố môi trường-lâu dài như độ rung và nhiệt độ cao cũng có thể khiến các mối hàn bị lỏng và nứt. Những sự cố này có thể gây ra kết nối mạch kém, gián đoạn tín hiệu và thậm chí trục trặc thiết bị. Ví dụ: nếu chip trên bo mạch chủ của điện thoại di động không được hàn chắc chắn, nó có thể gây ra sự cố thường xuyên và không thể giao tiếp bình thường. Vì vậy, việc nắm vững quy trình hàn chính xác có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của bảng mạch.
2, Dụng cụ, vật liệu hàn thông dụng
(1) Dụng cụ hàn
Mỏ hàn điện: Là dụng cụ được sử dụng phổ biến để hàn thủ công, được chia thành loại gia nhiệt bên trong và loại gia nhiệt bên ngoài. Mỏ hàn điện gia nhiệt bên trong có hiệu suất gia nhiệt cao và tăng nhiệt độ nhanh, thích hợp để hàn các linh kiện điện tử nhỏ; Mỏ hàn điện gia nhiệt bên ngoài có công suất cao và phù hợp để hàn các bộ phận có kích thước lớn-hoặc tiến hành hàn-khu vực lớn. Công suất của mỏ hàn điện thường nằm trong khoảng 20W-60W, có thể lựa chọn theo nhu cầu hàn. Ví dụ, các linh kiện hàn bề mặt thường sử dụng mỏ hàn điện có công suất 20-30W, trong khi các thiết bị nguồn hàn yêu cầu mỏ hàn điện có công suất từ 40W trở lên.
Súng hơi nóng: chủ yếu dùng để hàn và tháo rời các linh kiện gắn trên bề mặt, thổi khí nóng để làm nóng chảy vật hàn. Nhiệt độ và tốc độ gió của súng hơi nóng có thể được điều chỉnh và các bộ phận khác nhau có yêu cầu khác nhau về nhiệt độ và tốc độ gió. Ví dụ, khi hàn các điện trở và tụ điện gắn trên bề mặt nhỏ, nhiệt độ thường được đặt ở mức 300-350 độ và tốc độ gió được đặt ở mức 2-3; Khi hàn chip đóng gói BGA, nhiệt độ phải được đặt ở mức 350-400 độ và tốc độ gió phải được đặt ở mức 4-5.
Thiết bị hàn Reflow: được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt, nó làm tan chảy chất hàn trên bảng mạch bằng cách làm nóng không khí trong lò hoặc sử dụng bức xạ hồng ngoại để đạt được sự hàn giữa các bộ phận và bảng mạch. Thiết bị hàn nóng chảy lại có ưu điểm là kiểm soát đường cong nhiệt độ chính xác, tính nhất quán hàn tốt và hiệu quả sản xuất cao, có thể đáp ứng nhu cầu sản xuất ở quy mô lớn.
(2) Vật liệu hàn
Dây hàn: bao gồm hợp kim thiếc và chất trợ dung, thường bao gồm dây hàn chì thiếc và dây hàn không chứa chì. Dây hàn chì thiếc có điểm nóng chảy thấp và hiệu suất hàn tốt, nhưng chì độc hại và không có lợi cho việc bảo vệ môi trường; Dây hàn không chì chủ yếu bao gồm hợp kim đồng thiếc và các vật liệu khác, có điểm nóng chảy cao đáp ứng yêu cầu về môi trường. Hiện nay nó đang được sử dụng rộng rãi. Đường kính của dây hàn có nhiều thông số kỹ thuật khác nhau như 0,5mm, 0,8mm, 1,0mm, v.v. và nên chọn đường kính phù hợp theo kích thước của các chân linh kiện.
Kem hàn: một loại bột nhão được tạo ra bằng cách trộn bột hàn hợp kim, chất trợ dung và các chất phụ gia khác, chủ yếu được sử dụng trong công nghệ gắn trên bề mặt. Kem hàn có độ nhớt nhất định ở nhiệt độ phòng và có thể được sử dụng để gắn các bộ phận vào bảng mạch. Sau khi hàn nóng chảy lại, bột hàn tan chảy tạo thành các mối hàn. Các loại kem hàn khác nhau phù hợp với các quy trình và linh kiện hàn khác nhau. Ví dụ, kem hàn không làm sạch có thể làm giảm quá trình làm sạch và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Thông lượng: Nó có thể loại bỏ oxit khỏi bề mặt kim loại, giảm sức căng bề mặt của vật hàn, cải thiện tính lưu động và làm ướt của vật hàn và làm cho vật hàn chắc chắn hơn. Thông lượng hàn được chia thành các loại axit, trung tính và kiềm. Chất hàn có tính axit có hoạt tính mạnh nhưng có tính ăn mòn cao; Thông lượng hàn trung tính không bị ăn mòn và phù hợp với hầu hết các tình huống hàn; Thông lượng hàn kiềm chủ yếu được sử dụng để hàn kim loại cụ thể. Trong hàn điện tử, nhựa thông thường được sử dụng làm chất trợ trung tính.
3, Phương pháp hàn
(1) Hàn thủ công
Chuẩn bị: Làm nóng trước mỏ hàn bằng cách bật nguồn, chọn đầu mỏ hàn thích hợp dựa trên thành phần hàn và bôi một lớp mỏng chất hàn lên đầu mỏ hàn để chống oxy hóa. Trong khi đó, chuẩn bị dây hàn và thuốc hàn.
Thao tác hàn: Dùng đầu mỏ hàn đốt nóng các chân của phần tử và các miếng hàn của bảng mạch sao cho cả hai đều đạt đến nhiệt độ hàn cùng một lúc; Sau đó tiếp xúc dây hàn với khu vực gia nhiệt, đợi dây hàn nóng chảy thích hợp rồi tháo dây hàn ra; Cuối cùng, tháo đầu mỏ hàn ra và để chất hàn nguội và đông đặc tự nhiên. Trong quá trình hàn cần chú ý kiểm soát thời gian hàn. Thông thường, thời gian hàn cho mỗi điểm hàn là 2-3 giây để tránh làm hỏng linh kiện hoặc miếng đệm do dùng quá thời gian. Đối với các bộ phận gắn trên bề mặt, có thể sử dụng kỹ thuật "hàn kéo", bao gồm việc mạ thiếc đầu tiên trên miếng hàn, sau đó căn chỉnh các chân linh kiện với miếng hàn mạ thiếc bằng cách sử dụng đầu mỏ hàn, đốt nóng để làm nóng chảy chất hàn và kéo đầu mỏ hàn để phân bổ đều chất hàn trên các chân và miếng hàn.
(2) Hàn súng hơi nóng
Cố định thành phần: Sử dụng băng dính hoặc miếng dán hàn có khả năng chịu nhiệt-cao để cố định thành phần vào đúng vị trí trên bảng mạch, đảm bảo rằng các chân của thành phần được căn chỉnh với các miếng hàn.
Hàn nhiệt: Bật súng hơi nóng, đặt nhiệt độ và tốc độ gió thích hợp, căn chỉnh cửa thoát khí của súng hơi nóng với linh kiện, duy trì khoảng cách thích hợp và làm nóng đều linh kiện và miếng hàn. Sau khi kem hàn tan chảy, tắt súng hơi nóng và đợi mối hàn nguội tự nhiên. Khi hàn bằng súng hơi nóng, điều quan trọng là tránh nhiệt độ quá cao hoặc thời gian gia nhiệt kéo dài để tránh làm hỏng các bộ phận.
(3) Hàn nóng chảy lại
Lớp phủ dán hàn: Bằng cách in lụa hoặc phân phối, bôi đều lớp dán hàn lên các miếng hàn của bảng mạch.
Gắn linh kiện: Sử dụng máy gắn trên bề mặt để gắn chính xác các linh kiện điện tử lên các miếng hàn được phủ một lớp kem hàn.
Hàn nóng chảy lại: Gửi bảng mạch cùng với các bộ phận được gắn vào lò hàn nóng chảy lại và làm nóng nó theo đường cong nhiệt độ đã đặt. Đường cong nhiệt độ của hàn nóng chảy lại thường được chia thành bốn giai đoạn: vùng làm nóng trước, vùng cách nhiệt, vùng nóng chảy lại và vùng làm mát. Vùng làm nóng trước được sử dụng để tăng nhiệt độ của bảng mạch từ từ, làm cho dung môi trong kem hàn bay hơi; Vùng cách nhiệt đảm bảo bảng mạch và các bộ phận đạt đến nhiệt độ đồng đều, tiếp tục loại bỏ tạp chất khỏi kem hàn; Vùng nóng chảy lại là giai đoạn quan trọng của quá trình hàn, tại đó nhiệt độ đạt đến điểm nóng chảy của kem hàn, làm cho bột hàn nóng chảy và làm ướt các chân và miếng đệm linh kiện; Vùng làm mát nhanh chóng nguội đi và làm cứng các mối hàn, tạo thành một kết nối chắc chắn.