Hãy tưởng tượng một bảng mạch được thiết kế chính xác, chứa đầy các linh kiện thu nhỏ. Chìa khóa để kết nối các linh kiện này nằm ở keo hàn, chất lượng của keo hàn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ tin cậy của bảng mạch. Bài viết này xem xét cách chọn các loại keo hàn và kích thước bột phù hợp cho công nghệ gắn bề mặt (SMT) và các quy trình phân phối.

Keo hàn không chỉ đơn giản là bột hàn mà là một hỗn hợp được pha chế cẩn thận gồm bột hàn, chất trợ dung và các chất phụ gia. Bột hàn tạo thành thành phần cốt lõi, xác định các đặc tính quan trọng như điểm nóng chảy và độ dẫn điện. Chất trợ dung có tác dụng loại bỏ oxit bề mặt, giảm sức căng bề mặt và thúc đẩy sự làm ướt của mối hàn — điều cần thiết cho các mối nối chất lượng.

Trong các quy trình SMT, keo hàn được áp dụng thông qua in khuôn lên các miếng đệm PCB trước khi đặt linh kiện và hàn lại. Đối với các ứng dụng phân phối, thiết bị chuyên dụng sẽ đặt keo trực tiếp lên các miếng đệm trước các quy trình gia nhiệt tương tự.

Kích thước hạt bột hàn ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng mối nối. Theo tiêu chuẩn IPC, keo hàn được phân loại theo kích thước bột:

• Phạm vi hạt: 25-45µm
• Ứng dụng: SMT tiêu chuẩn với khoảng cách linh kiện lớn hơn
• Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí, dễ xử lý, ít khuyết tật
• Hạn chế: Không phù hợp với các linh kiện có khoảng cách nhỏ

• Phạm vi hạt: 20-38µm
• Ứng dụng: Linh kiện có khoảng cách trung bình (ví dụ: gói 0402)
• Ưu điểm: Cải thiện độ chính xác cho các khoảng cách nhỏ hơn
• Hạn chế: Chi phí cao hơn, yêu cầu kiểm soát quy trình cẩn thận

• Phạm vi hạt: <25µm
• Ứng dụng: Linh kiện có khoảng cách cực nhỏ (gói 0201, BGA)
• Ưu điểm: Độ chính xác đặc biệt cho các linh kiện thu nhỏ
• Hạn chế: Chi phí cao nhất, thời hạn sử dụng ngắn nhất, yêu cầu quy trình khắt khe

Tiêu chí lựa chọn nên xem xét khoảng cách linh kiện, yêu cầu về độ chính xác, chi phí sản xuất và khả năng của quy trình. Hầu hết các ứng dụng SMT sử dụng keo loại 3 hoặc 4, trong khi bao bì tiên tiến đòi hỏi bột loại 5 hoặc mịn hơn.

Keo hàn được phân biệt thêm bằng hóa học chất trợ dung:

• Đặc điểm: Tàn dư sau khi hàn lại tối thiểu
• Lợi ích: Sản xuất đơn giản, chi phí thấp hơn
• Cân nhắc: Các vấn đề về độ tin cậy tiềm ẩn trong thời gian dài

• Đặc điểm: Tàn dư có thể loại bỏ bằng nước
• Lợi ích: Làm sạch vượt trội, độ tin cậy cao
• Cân nhắc: Yêu cầu thiết bị làm sạch, chi phí cao hơn

• Đặc điểm: Tàn dư nhựa thông bảo vệ
• Lợi ích: Hiệu suất hàn tuyệt vời
• Cân nhắc: Yêu cầu làm sạch, loại bỏ cặn khó khăn hơn

Thông số kỹ thuật của khuôn ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng lắng đọng keo. Các thông số chính bao gồm:

• Lựa chọn vật liệu (thép không gỉ so với niken)
• Độ dày liên quan đến yêu cầu của linh kiện
• Kích thước và hình dạng khẩu độ phù hợp với thiết kế miếng đệm

Các ứng dụng phân phối đòi hỏi keo có:

• Độ nhớt và tính thixotropy được tối ưu hóa
• Kích thước hạt nhỏ hơn để ngăn ngừa tắc nghẽn
• Hoạt tính chất trợ dung cân bằng để có hiệu suất nhất quán

Quản lý vật liệu đúng cách đảm bảo kết quả nhất quán:

• Điều kiện bảo quản có kiểm soát (nhiệt độ, độ ẩm)
• Quy trình rã đông thích hợp
• Trộn đều trước khi sử dụng
• Phát triển hồ sơ hàn lại chính xác

Các khuyết tật hàn phổ biến bao gồm:

• Bi cầu hàn (điều chỉnh kích thước bột, hoạt tính chất trợ dung hoặc nhiệt độ)
• Cầu nối (tối ưu hóa thể tích lắng đọng, thiết kế khuôn)
• Hàn không đủ (tăng thể tích keo, xác minh khuôn)
• Mối nối nguội (cải thiện việc chuẩn bị bề mặt, điều chỉnh hồ sơ)

Các yêu cầu mới nổi đang thúc đẩy những đổi mới hướng tới:

• Kích thước bột mịn hơn cho bao bì tiên tiến
• Công thức tăng cường độ tin cậy
• Vật liệu bền vững với môi trường
• Các chức năng thông minh như các đặc tính tự phục hồi

Thông qua việc lựa chọn vật liệu và tối ưu hóa quy trình cẩn thận, các nhà sản xuất có thể đạt được kết quả hàn vượt trội đồng thời đáp ứng các yêu cầu ngày càng tăng của ngành.