Trong lĩnh vực công nghệ hoặc hàn các bo mạch in chắc hẳn khái niệm hàn sóng không còn quá xa lạ. Vậy hàn sóng là gì? Trong bài viết này, Hapoin sẽ cùng bạn khám phá sâu hơn về hàn sóng và ứng dụng của nó trong bảng mạch PCB nhé!
Hàn sóng là gì?
Hàn sóng hay wave soldering là gì? Đây là một quá trình hàn quy mô lớn, các linh kiện điện tử khi đó sẽ được hàn vào bo mạch in để tạo thành tổ hợp điện tử. Khái niệm hàn sóng được bắt nguồn từ việc dùng các dòng sóng chì hàn nóng chảy để gắn linh kiện kim loại vào bảng mạch PCB. Quá trình này sẽ sử dụng bể chứa một lượng chì hàn nóng chảy, các linh kiện đặt trên bảng mạch PCB và được đưa qua dòng chảy chì hàn.
Chì hàn sẽ làm ướt khu vực kim loại tiếp xúc của bo mạch, đây là những nơi không được bảo vệ bởi mặt nạ hàn (mặt nạ hàn là lớp bảo vệ ngăn chì hàn tạo cầu nối giữa các mối hàn) để tạo ra kết nối điện và cơ. Quá trình này diễn ra nhanh hơn và tạo ra được sản phẩm có chất lượng cao hơn với loại hàn linh kiện thủ công.
Hàn sóng sử dụng được cho cả cụm mạch in xuyên lỗ và gắn bề mặt. Trường hợp gắn bề mặt thì linh kiện sẽ được dán bởi thiết bị định vị lên bề mặt của bảng mạch trước khi được chạy qua sóng chì hàn nóng chảy.
Tìm hiểu về hàn sóng và máy hàn sóng (Ảnh: Internet)
Quy trình hàn sóng là gì?
Hàn sóng đóng vai trò then chốt của quá trình hàn. Sóng hàn được chia thành sóng chính, sóng chíp hoặc hỗn loạn. Trong đó, sóng chính trong quá trình hàn thường sẽ là làn sóng với lưu lượng kiểm soát ở vòi phun. Ở quá trình hàn N2 sóng chính, làn sóng “A” được gọi là các coN2tour. Đây là quá trình sử dụng khí trơ để gia tăng quá trình thấm hàn trong khi hàn. Điều này sẽ làm giảm thiểu số lượng flux yêu cầu và cho ra mối hàn đẹp, sáng bóng.
Sóng hỗn loạn hoặc sóng chip thường được dùng khi dán linh kiện mặt dưới PCB. Những biến động hỗn loại của loại sóng này sẽ giúp phá vỡ các bóng khi sinh ra từ chất trợ hàn. Điều này sẽ làm thúc đẩy chất hàn lỏng đến xung quanh các góc chân của linh kiện.
Chiều cao sóng là tham số quan trọng bởi nó có ảnh hưởng đến thời gian dừng trong bể hàn và thoát khỏi bể hàn. Theo nguyên tắc, độ cao sóng gần đến nửa độ dày của PCB, khi PCB vào các làn sóng hàn. Sóng thường sẽ có nhiệt độ giữa 470 độ F và 500 độ F.
Máy hàn sóng
Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu về máy hàn sóng để rõ hơn hàn sóng là gì? Máy hàn sóng là một bể hàn nóng được duy trì ở nhiệt độ cần thiết cho quá trình hàn. Trong bể sẽ có một làn sóng hàn được tạo ra, các bo mạch in được truyền qua sao cho chỉ có mặt dưới của bo mạch tiếp xúc với sóng hàn. Việc điều chỉnh độ cao của sóng phải cần rất cẩn trọng để nó không chảy qua mặt trên bo mạch làm chì hàn đi vào những nơi không cần thiết.
Bo mạch sẽ được giữ chặt trên băng tải bằng ngón tay kim loại. Những ngón tay này được chế tạo bằng titan bởi nó có thể chịu được nhiệt độ và không bị chì hàn làm ảnh hưởng.
Để bo mạch in điện tử có thể được xử lý tốt bằng máy hàn sóng thì máy hàn cần được thiết kế và sản xuất đúng cách.
Máy hàn sóng là gì – Máy hàn sóng SMT (Ảnh: Internet)
Chuẩn bị
- Lớp chống hàn: Tiêu chuẩn đầu tiên khi thiết kế bo chính là yếu tố này. Lớp chống hàn hay còn được gọi là lớp mặt nạ hàn là thứ cần phải có trong thiết bế bảng mạch PCB. Nó giống như việc bổ sung thêm một lớp “venci” vào bo giúp chì hàn không dính vào, để những khu vực cần hàn tiếp xúc được với chì hàn. Lớp chống hàn thông thường sẽ có màu xanh lá cây.
- Khoảng cách giữa các miếng hàn: Điều tiếp theo cần phải đảm bảo chính là khoảng cách giữa các miếng hàn phải vừa đủ. Nếu các miếng hàn được đặt quá gần thì chất hàn có thể làm cầu nối để hai miếng hàn gây ra ngắn mạch.
Dựa vào đường đi của sóng chì hàn chảy ra từ bể chứa và bo mạch đi qua, khoảng cách của miếng đệm sẽ phụ thuộc vào hướng của bo so với dòng chì hàn. Các miếng đệm sẽ được đặt xa với hướng của dòng chì hàn nên không gian sẽ lớn hơn so với miếng đệm được đặt vuông góc với dòng chì hàn. Nguyên nhân bởi các cầu hàn sẽ dễ hình thành trong hướng của dòng chì hàn.
Trợ hàn
Chất trợ hàn sẽ đảm bảo được các chỗ cần hàn được sạch sẽ và không bị oxy hóa. Chất trợ hàn sẽ được thêm vào mặt cần hàn của bo mạch hay mặt dưới và cần được kiểm soát cẩn thận liều lượng khi sử dụng. Nếu chất trợ hàn quá ít, mối hàn xấu sẽ có xu hướng gia tăng, ngược lại, nếu quá nhiều chất trợ hàn sẽ làm dư trên bo mạch lâu dài sẽ gây ảnh hưởng bởi nó có tính axit và làm mất tính thẩm mĩ. Các phương pháp chính để thêm chất trợ hàn đó là:
- Phun chất trợ hàn: Sẽ có một làn sương mịn chất trợ hàn phun vào mặt dưới của bo mạch. Một hệ thống có thể sử dụng khí nén để làm sạch phần chất trợ hàn dư thừa.
- Bọt chất trợ hàn: Bể chứa chất trợ hàn trong đó có xi lanh nhựa có các lỗ nhỏ ngâm bên trong được sử dụng để chuyền bo mạch qua bọt chất trợ hàn. Xi lanh nhựa được phủ bởi một ống kim loại, không khí đi qua xi lanh sẽ tạo ra bọt chất hàn đi ra khỏi ống.
Máy hàn sóng có thiết kế đặc biệt để bo mạch in được xử lý tốt (Ảnh: Internet)
>>> Có thể bạn quan tâm: Chất trợ hàn là gì?
Làm nóng sơ bộ
Vai trò của quá trình này trong hàn sóng là gì? Quá trình hàn sóng cho thấy rằng, các bo mạch ở mức nhiệt đáng kể, chúng lớn hơn nhiều so với các bo mạch phải chịu khi hàn thủ công. Việc sốc nhiệt này làm gia tăng mức độ thất bại nếu không được giải quyết. Các bo mạch sẽ được làm nóng sơ bộ để khắc phục điều đó, bo mạch được đưa đến nhiệt độ yêu cầu ổn định làm giảm thiểu sốc nhiệt.
Khu vực làm nóng sơ bộ thường sẽ dùng bộ gia nhiệt khí nóng thổi khí nóng đó lên bo mạch khi chúng đi về phía máy hàn sóng. Ở một số trường hợp, nếu số lượng bo mạch lớn, bộ sưởi hồng ngoại có thể được sử dụng để đảm bảo cho tất cả các bo mạch đều được làm nóng.
Ngoài việc gia nhiệt sợ bộ giúp ngăn tình trạng sốc nhiệt do máy hàn sóng tạo ra, việc này cũng cần thiết để kích hoạt chất trợ hàn. Chất trợ hàn đóng vai trò quan trọng trọng việc làm sạch các chỗ được hàn và bám chì hàn.
Quá trình làm nóng sơ bộ của máy hàn sóng sẽ tránh được tình trạng sốc nhiệt (Ảnh: Internet)
Ứng dụng của hàn sóng trong lắp ráp PCB
Hiện nay, hàn sóng đã không còn được sử dụng rộng rãi để lắp ráp bảng mạch PCB như trước. Bởi càng ngày bo mạch sản xuất càng có nhiều yêu cầu hơn mà nó không đáp ứng được hết. Tuy nhiên, hàn sóng vẫn phù hợp với những bo mạch được sản xuất với linh kiện có chân hoặc một số loại bo mạch gắn trên bề mặt sử dụng các linh kiện lớn. Bo mạch này thường là bo mạch được dùng với số lượng thấp ở các sản phẩm chuyên dụng.
Kết luận
Trên đây là những thông tin mà chúng tôi đã cùng bạn đi tìm hiểu về hàn sóng là gì. Hy vọng rằng những kiến thức này có thể giúp ích đến bạn đọc. Đừng quên ghé thăm chuyên mục Tin tức Hapoin để đón đọc thêm nhiều kiến thức bổ ích nhé!
Jasmine Wu – Hapoin
