SMT Là Gì? Các Thiết Bị Và Dây Chuyền Sản Xuất SMT

SMT là viết tắt của Surface Mount Technology, dịch ra tiếng Việt là công nghệ dán bề mặt. Đây là một công nghệ chế tạo các bo mạch điện tử bằng cách gắn các linh kiện điện tử trực tiếp lên bề mặt của bảng mạch in (PCB). SMT được phát triển vào những năm 1960 và được áp dụng rộng rãi vào cuối những năm 1980, thay thế cho phương pháp xuyên lỗ truyền thống.

SMT có nhiều ưu điểm so với phương pháp xuyên lỗ truyền thống

• Giảm kích thước và trọng lượng của bo mạch và linh kiện, tăng khả năng tích hợp và hiệu suất của mạch.
• Giảm chi phí sản xuất và tiêu hao nguyên liệu, tăng hiệu quả kinh tế.
• Tăng độ chính xác và độ tin cậy của mạch, giảm tỷ lệ lỗi và hư hỏng.
• Tăng mức độ tự động hóa và năng suất của quá trình sản xuất.

Các linh kiện có trong SMT

• SMT thụ động: Bao gồm các linh kiện không có tính chất bán dẫn, như điện trở, tụ điện, cuộn cảm. Các linh kiện này có kích thước tiêu chuẩn hoá, được biểu diễn bằng các số như 1812, 0805, 0603, 0402, 0201…
• SMT bán dẫn: Bao gồm các linh kiện có tính chất bán dẫn, như diode, transistor, IC. Các linh kiện này được gói trong các vỏ nhựa có kích thước khác nhau, có thể có dấu chân hình vuông hoặc hình chữ nhật.
• SMT tích hợp: Bao gồm các linh kiện có tính chất tích hợp cao, như CPU, RAM, ROM. Các linh kiện này được gói trong các vỏ kim loại hoặc nhựa, có thể có nhiều dấu chân ở các cạnh hoặc ở mặt dưới.

SMT là một công nghệ quan trọng và phổ biến trong ngành sản xuất điện tử hiện nay. SMT giúp tạo ra các bo mạch điện tử nhỏ gọn, hiệu quả và đáp ứng nhu cầu của thị trường.

Các công đoạn có thể được thực hiện qua một, một số máy tự động hoặc cả một dây chuyền lắp ráp linh kiện bảng mạch điện tử để tạo ra sản phẩm hoàn thiện. Ngày nay quy trình vận hành của máy SMT bảo đảm cho việc pick (gắp linh kiện điện tử lên khỏi vị trí từ băng tải cấp phôi, Băng tải rung, phễu rung, thanh rung cấp liệu, khay chứa…) và place (đặt vào vị trí trên bảng mạch in) được thực hiện với sai số nhỏ, độ chính xác cao.

Các loại dây chuyền chế tạo SMT

Dây chuyền công nghệ SMT (Surface Mount Technology) là một quy trình sản xuất linh kiện điện tử bằng cách gắn chúng trực tiếp lên bề mặt của mạch in. SMT có nhiều ưu điểm so với công nghệ gắn linh kiện thông thường (Through Hole Technology), như tiết kiệm không gian, tăng hiệu suất, giảm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Có nhiều loại dây chuyền công nghệ SMT khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu của từng sản phẩm và quy mô sản xuất. Một số loại dây chuyền công nghệ SMT phổ biến như sau:

Dây chuyền SMT đơn giản: Bao gồm các thiết bị cơ bản như máy in keo hoặc máy in pasta hàn, máy gắn linh kiện và lò hàn sóng hoặc lò hàn hồng ngoại. Dây chuyền này thích hợp cho các sản phẩm đơn giản, có số lượng linh kiện ít và không yêu cầu độ chính xác cao.

Dây chuyền SMT tiêu chuẩn: Bao gồm các thiết bị nâng cao hơn như máy in keo hoặc máy in pasta hàn tự động, máy gắn linh kiện có khả năng xử lý nhiều loại linh kiện khác nhau và lò hàn hồng ngoại hoặc lò hàn khí nóng. Dây chuyền này phù hợp cho các sản phẩm có độ phức tạp trung bình, có số lượng linh kiện nhiều và yêu cầu độ chính xác cao hơn.

Dây chuyền SMT cao cấp: Bao gồm các thiết bị hiện đại nhất như máy in keo hoặc máy in pasta hàn có tích hợp máy kiểm tra quang học (AOI), máy gắn linh kiện có khả năng xử lý các linh kiện nhỏ và phức tạp như BGA, CSP, QFN và lò hàn khí nóng có tích hợp máy kiểm tra x-quang (AXI). Dây chuyền này phù hợp cho các sản phẩm có độ phức tạp cao, có số lượng linh kiện rất nhiều và yêu cầu độ chính xác tối ưu.

Quy trình lắp ráp bảng mạch điện tử PCB

1. Chuẩn bị vật chất và kiểm tra

Chuẩn bị vật chất và kiểm tra(Material preparation and examination). Chuẩn bị nguyên liệu đầu vào là SMC và PCB kết hợp QC, kiểm tra kiểm tra sản phẩm nếu.  PCB phải đảm bảo tiêu chuyển về độ phẳng, tỉ lệ thiếc và chì, một số loại có bác và vàng, kiểm tra đầy đủ kích thước, có lỗ hay không có lỗ, v…v…

2. Chuẩn bị stencil

Chuyển bị Stencil (Stencil preparation) là khâu quan trọng giúp cố định bản mạch chuyển bị trước khi in, dán hàn. Yêu cầu sản xuất theo kích thước và vị trí thiết kế của miếng hàn trên PCB.

3. Dán thiếc hàn

Quy trình dán thiếc hàn hày Solder paste printing là công đoạn dán keo hàn cùng với phụ gia của chất trợ dung và thiếc , được sử dụng để gắn kết SMC và miếng hàn trên PCB. PCB với stencil được vệ sinh qua chổi cao su trên một phạm vi góc từ 45 °- 60 °.

4. Dán SMC

Dán SMC (SMC placement)  là công đoạn tiếp theo PCB được in sau đó được chuyển đến các máy chọn và đặt, nơi chúng được đưa lên các băng tải line lắp ráp và các thành phần điện tử được đặt trên đó.

5. Hàn lại

Để đảm bảo yêu cầu kĩ thuật và tính chắc chắn của sản phẩm PCB được hàn lại lần thứ 2 với các công đoạn sau:

• Buồng sấy (Soldering oven): Sau khi SMC được đặt vào vị trí, các bo mạch được chuyển vào lò sấy hàn nóng chảy lại qua băng tải sấy vận chuyển .
• Vùng nhiệt sơ bộ(Pre-heat zone): Vùng đầu tiên trong lò ủ là vùng nhiệt sơ bộ, nơi tăng nhiệt độ của bo mạch và tất cả các thành phần lên 140 ℃ -160 ℃. Tốc độ tăng nhiệt độ trong phần này là 1,0 ℃ -2,0 ℃ mỗi giây cho đến khi đạt yêu cầu
• Vùng ngâm (Soak zone): Bo mạch sẽ được giữ trong vùng nhiệt độ từ 140 ℃ -160 ℃ liên tục trong 60 90 giây.
• Khu vực chảy lại (Reflow zone): Các bo mạch được tăng nhiệt độ lên khoảng 210 ℃ -230 ℃ với mức 1,0 ℃ -2,0 ℃ mỗi giây. Việc này để làm tan chảy thiếc trong bột hàn, liên kết thành phần dẫn đến các miếng đệm trên PCB . Sức căng bề mặt của vật hàn nóng chảy giúp giữ cho các thành phần ở đúng vị trí.
• Vùng làm mát(Cooling zone): Sau khi qua vùng chạy lại bo mạch được chuyển đến vùng có nhiệt độ thấp đông cứng mối hàn, hạn chế  lỗi mối nối .

Nếu bảng mạch là hai mặt thì quá trình in, đặt, chỉnh lại này có thể được lặp lại bằng cách sử dụng hồ hàn hoặc keo để giữ các thành phần tại chỗ.

6. Làm sạch và kiểm tra

Sau khi hàn các bo mạch sẽ được làm sạch và kiểm tra lại toàn bộ qua các thiết bị phổ biến liên quan đến SMT bao gồm ống kính phóng đại, AOI (Kiểm tra quang học tự động), máy kiểm tra đầu dò, máy chụp X – quang, máy siêu âm mối hàn, v.v. Nếu có sai sót gì các các bo mạch sẽ được làm lại hoặc sửa chữa các khiếm khuyết và bảo quản sản phẩm.

Công đoạn làm sạch và kiểm tra ( Clean and inspection) gồm các bước sau:

1. Quét hợp kim hàn:  Kem hàn có dạng bột nhão được quét qua lỗ của một mặt nạ kim loại (metal mask hoặc stencil) được đặt trên PCB để tránh dính vào nơi không mong muốn.
2. Gắn chíp, gắn IC: Máy tự động gỡ linh kiện từ băng tải lắp ráp linh kiện điện tử hoặc khay và đặt vào vị trí tương ứng . Sau khi kem hàn được sấy khô kết hợp lật qua lật lại 2 mặt liên tục.
3. Gia nhiệt – làm mát: Tại băng tải sấy, PCB đi qua các khu vực với nhiệt độ tăng dần để linh kiện có thể thích ứng. khi đạt nhiệt độ, kem hàn nóng chảy, dán chặt linh kiện lên PCB.
4. Làm sạch và rửa hóa chất: PCB được rửa bằng một số hóa chất, dung môi và nước để làm sạch vật liệu hàn rồi dùng khí nén làm khô nhanh.
5. Kiểm tra và sửa lỗi: Ở bước 2 chúng ta có thể sử dụng các máy AOI (automated Optical Inspection) quang học hoặc X-ray. Các thiết bị này cho phép phát hiện các lỗi vị trí, lỗi tiếp xúc của các linh kiện và thiếc, keo hàn trên bề mặt của mạch in.

Ưu điểm và nhược điểm của SMT là gì?

Ưu điểm của SMT

SMT hỗ trợ việc hình thành các thiết kế PCB nhỏ hơn bằng cách cho phép mật độ thành phần cao hơn, cung cấp cho các nhà thiết kế nhiều dữ liệu hơn để làm việc.

• Trong quá trình SMT, các thành phần có thể đạt được ở cả hai mặt của bảng mạch, tăng các thành phần trên một đơn vị diện tích.
• Quy trình SMT, các thành phần có thể được đặt ở cả hai mặt của bảng mạch, tăng các thành phần trên một đơn vị diện tích.
• Các PCB được lắp ráp SMT có thể truyền tín hiệu tốc độ cao do độ dài kết nối ngắn hơn và độ trễ nhỏ.
• SMT là giải pháp được ưa chuộng để lắp ráp tự động với một số máy định vị có khả năng đặt hơn 136.000 linh kiện mỗi giờ.
• Do gói nhỏ gọn và cảm ứng dẫn thấp hơn, nó có diện tích vòng bức xạ nhỏ hơn và do đó khả năng tương thích điện từ (EMC) tốt hơn.
• Ưu nhược điểm của công nghệ SMT trong sản xuất linh kiện điện tử

Nhược điểm của SMT

Công nghệ gắn kết bề mặt vẫn có những nhược điểm, khiếm khuyết và đặt ra những thách thức độc đáo của riêng.

• Hệ thống giúp năng suất lao độngtăng lên nhưng máy móc cần thiết để làm như vậy là rất tốn kém.
• Chi phí lắp ráp bo mạch thấp hơn, vốn đầu tư ban đầu cho quá trình lắp ráp tăng lên đáng kể.
• Việc lắp ráp và sửa chữa thủ công rất khó và đòi hỏi các công cụ đắt tiền và một người vận hành có tay nghề cao.
• Nhiều thành phần SMT không tương thích với ổ cắm.

SMT cũng đưa ra khả năng sắp xếp sai các thành phần, điều này ít xảy ra hơn trong trường hợp lỗ xuyên qua. Trong lỗ xuyên, một khi các dây dẫn xuyên qua các lỗ, các thành phần được căn chỉnh hoàn toàn và không thể di chuyển ra khỏi vị trí. Tuy nhiên, các thành phần SMT có thể bị lệch nếu không được xử lý hết sức cẩn thận.

Các ứng dụng của SMT

SMT được sử dụng để tạo ra các cụm thiết bị được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử trên thế giới. Từ máy ảnh kỹ thuật số và TV thông minh đến máy tính xách tay, máy tính để bàn và điện thoại thông minh, SMT đã mở đường cho các bảng mạch hoạt động với chức năng tốt hơn và nhiều hơn.

Bất kỳ lúc nào một sản phẩm cần bảng mạch cho chức năng điện tử, SMT được sử dụng để tạo ra nó. Mật độ mà các thành phần có thể được đặt là không có cạnh tranh thực sự.

Dưới đây là một số sản phẩm mà bạn có thể tìm thấy bảng mạch xử lý SMT:

1. 1. Máy tính xách tay
   2. Máy tính để bàn
   3. TV thông minh
   4. Điện thoại thông minh
   5. Máy tính bảng
   6. Đồ chơi điện tử
   7. Người máy
   8. Tai nghe VR
   9. Tivi box và Wifi
   10. Thiết bị thông minh

Công nghệ gắn kết bề mặt, SMT và các thiết bị gắn kết bề mặt liên quan của nó, giúp tăng tốc đáng kể việc lắp ráp PCB và các thành phần chỉ đơn giản gắn trên bo mạch. SMT cho phép sản xuất tự động hoàn thành nhiều công đoạn lắp ráp cần thiết hơn để tạo ra một bảng làm việc. Nó làm giảm chi phí sản xuất và tăng sản lượng tối đa bằng cách loại bỏ tắc nghẽn.

Đầu tư dây chuyền công nghệ SMT

Dây chuyền công nghệ SMT trong sản xuất là một xu hướng không thể ngăn cản trong thời đại công nghệ số. Tự động hóa có thể mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp và công nhân, nhưng cũng có thể gây ra những thách thức và rủi ro. Tuy nhiên, việc áp dụng tự động hóa trong sản xuất cần được thực hiện một cách có chiến lược, có kế hoạch và có trách nhiệm, để tối ưu hóa các ưu điểm và giảm thiểu các nhược điểm của nó.

Liên hệ tư vấn

Công ty Băng tải Hà Anh chúng tôi chuyên thiết kế, chế tạo và lắp đặt các loại băng tải, băng chuyền chất lượng cao. Thương hiệu lâu năm cùng với uy tín cao luôn là sự lựa chọn hàng đầu của các doanh nghiệp trong và ngoài nước khi nói đến Băng tải Hà Anh. Đến với công ty chúng tôi, quý khách hàng sẽ nhận thấy chất lượng đảm bảo trong từng sản phẩm, được hưởng các chế độ bảo hành và dịch vụ hậu mãi tốt nhất.

• Địa chỉ: Km9 + 700 Đại Lộ Thăng Long, An Khánh, Hoài Đức
• Hotline: 0899.338.555 – 0985.962.451
• E-mail: haanhtech.ltd@gmail.com

Tags: linh kiện điện tử, SMT