Khi hàn bảng mạch PCB số lượng nhỏ, chúng ta vẫn có thể sử dụng được các phương pháp hàn PCB truyền thống. Tuy nhiên, với những nhà máy có khối lượng sản xuất từ hàng trăm tới hàng nghìn PCB một ngày, thì việc cần phải sử dụng tới các máy móc công nghệ hàn là điều cần thiết để có thể duy trì và bảo đảm tiến độ sản xuất. Máy Hàn Sóng (Wave Solder- ing Machine) chính là một trong số những thiết bị quan trọng trong dây chuyền đó. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu hàn sóng là gì, và cách hoạt động của thiết bị này như thế nào nhé!
Hàn sóng là gì?
Để có thể hiểu được cách hoạt động của một thiết bị hàn sóng, ta cần phải nắm bắt được khái niệm hàn sóng là như thế nào. Hàn sóng – hay trong tiếng anh là Wave Soldering – là tên gọi của một quy trình hàn PCB số lượng lớn. PCB sẽ được đưa qua một bể chứa dung dịch thiếc hàn nóng. Một “sóng” thiếc hàn sẽ được thiết bị tạo ra, vừa đủ cao để tiếp xúc với bề mặt, hàn cố định các linh kiện trên PCB.
Sản phẩm máy hàn sóng MITO DENKO MID-D300 3D AOI
Phương pháp hàn này có thể được sử dụng ở cả hai công nghệ SMT hoặc THT. Thường được sử dụng trong những bảng mạch có sử dụng cả hai loại linh kiện DIP và SMD. Tuy nhiên, phương pháp hàn này chủ yếu vẫn được sử dụng cho các bảng mạch THT với linh kiện DIP là chủ yếu.
Quy trình hàn sóng cơ bản gồm những bước nào?
Hiện nay, chúng ta đã có vô số các model máy hàn sóng khác nhau. Với mỗi máy hàn sóng lại có một công năng, đặc tính riêng biệt nào đó được tối ưu hơn, phù hợp cho nhu cầu sản xuất của từng nhà máy. Nhưng về nguyên lý chung nó vẫn tuân thủ một quy trình cơ bản bao gồm các bước dưới đây
Bước 1: Làm nóng thiếc hàn
Yếu tố cực kỳ quan trọng trong quy trình hàn sóng. Kiểm soát chính xác nhiệt độ của thiếc hàn là điều kiện bắt buộc nếu muốn có sản phẩm đầu ra đạt chất lượng, mối hàn chính xác với dư lượng thiếc hàn thừa trên bảng mạch là tối thiểu. Thông thường, nhiệt độ của thiếc hàn trong bể chứa sẽ dao động từ 180-450°C (Tùy thuộc vào loại thiếc hàn và dòng máy). Trạng thái của dung dịch thiếc hàn phụ thuộc rất lớn vào việc kiểm soát nhiệt độ. Nếu như nhiệt độ không được kiểm soát đúng, nó sẽ khiến cho chất lượng đầu ra bị ảnh hưởng rất lớn về mặt chất lượng, sự đồng đều của sản phẩm.
Bước 2: Vệ sinh PCB
PCB trước khi được cho vào bên trong máy cần phải được vệ sinh. Mục đích chủ yếu của việc này là để loại bỏ bất cứ lớp oxit nào còn sót lại trên thiết bị. Lớp oxit này sẽ làm ảnh hưởng tới kết quả đầu ra của PCB và chất lượng của sản phẩm. Để xử lý vấn đề này cũng như cải thiện khả năng thấm ướt của thiếc hàn, flux đã được đưa vào quy trình. Flux (Chất trợ hàn) là một hóa chất chuyên dụng, được thiết kế kỹ lưỡng từ các chất nền và chất hoạt hóa. Nó có tác dụng chủ yếu là để loại bỏ oxit trên bề mặt kim loại, đồng thời tăng cường khả năng thấm ướt của thiếc hàn.
Bước 3: Đặt PCB vào thiết bị
Nghe có vẻ đơn giản là vậy, nhưng công đoạn này cũng cần phải được thao tác một cách chính xác, tỉ mỉ. Các bảng mạch đã lắp ráp sẽ được đặt cẩn thận vào thiết bị, đảm bảo căn chỉnh chính xác với băng chuyền ở góc 0°. Sẽ có những kẹp kim loại chắc chắn được thiết kế để đảm nhiệm vai trò giữ bảng mạch cố định xuyên suốt quá trình hàn. Nhờ thế, nó có thể đảm bảo được vị trí chính xác của bảng mạch, đảm bảo kết quả đầu ra của sản phẩm tốt nhất.
Bước 4: Hàn linh kiện cố định với PCB
Mọi công đoạn từ kiểm tra thật cẩn thận PCB, vệ sinh để đảm bảo không có bất cứ lớp oxit nào có thể ảnh hưởng tới chất lượng, cũng như đặt bảng mạch vào đúng vị trí của nó mà không có sự sai sót nào, tất cả đều là vì bước này. Sau khi đặt PCB cố định và khởi động thiết bị, băng chuyền sẽ từ từ đưa bảng mạch đi ngang qua bể chứa dung dịch thiếc hàn. Việc kiểm soát tốc độ hàn trong quá trình này là vô cùng quan trọng. Nếu chuyển động của băng chuyền chậm, thiếc hàn có thể sẽ bị chảy ngược vào bảng mạch và làm hỏng nó. Còn nếu đi quá nhanh, sẽ có một vài linh kiện bị hàn thiếu. Tốc độ luôn phải được giữ ổn đinh, đảm bảo lớp hàn phủ đều lên linh kiện, tạo ra những mối hàn chắc chắn và chất lượng.
Bước 5: Vệ sinh/ Kiểm tra chất lượng đầu ra của sản phẩm
Mọi quy trình sản xuất đều cần phải có bước này. Bước này chủ yếu để đảm bảo sản phẩm đầu ra đã sạch hoàn toàn, và không có flux dư thừa nào ở trên sản phẩm. Các dung môi và nước khử ion được sử dụng để rửa sạch bảng mạch, loại bỏ hoàn toàn cặn flux còn sót lại. Một số hoạt chất khác cũng có thể được sử dụng cho công đoạn này như là cồn isopropyl vì giá thành và độ an toàn của nó. QC chất lượng đầu ra của bảng mạch có những quy chuẩn khá nghiêm ngặt. Nhưng tóm tắt lại, mục đích chính chủ yếu là để tìm ra được lỗi trong quy trình nằm ở khâu nào, nguyên nhân từ đâu. Từ đó có thể đảm bảo được chất lượng đầu ra đồng đều của sản phẩm:
| Lỗi linh kiện | Nguyên nhân | Hậu quả |
| Có vết nứt | Ứng suất cơ học | Linh kiện mất tính dẫn điện |
| Có các lỗ rỗng | Bề mặt linh kiện có nhiễm bẫn
Thiếu chất trợ hàn Nhiệt không đúng |
Giảm độ bền của linh kiện
Dẫn điện kém |
| Độ dày của thiếc hàn lỗi | Nhiệt không đúng
Tốc độ di chuyển của bằng chuyền sai |
Dễ bị tác động bởi ứng suất
Quá mỏng so với tải dòng điện Tạo ra một số lỗi điểm kết nối trên bảng mạch |
Kiểm soát chất lượng đầu ra của PCB là cực kỳ quan trọng (Nguồn: Internet)
Lợi ích mà công nghệ hàn sóng đã đem lại
Công nghệ hàn sóng không chỉ giúp tăng tốc độ sản xuất mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình, giảm thiểu sai sót và nâng cao hiệu suất tổng thể. Những lợi ích đáng kể mà công nghệ này mang lại có thể kể đến như:
- Tăng tốc độ sản xuất: Hàn sóng cho phép sản xuất hàng loạt với tốc độ cao, giúp đáp ứng nhu cầu lớn của thị trường mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Giảm thiểu lỗi hàn: Nhờ vào quy trình tự động hóa, máy hàn sóng giúp hạn chế các sai sót trong quá trình hàn, từ đó giảm tỷ lệ sản phẩm bị lỗi hoặc cần sửa chữa.
- Đảm bảo tính đồng bộ trong sản phẩm: Công nghệ này giúp duy trì chất lượng ổn định cho mỗi lô hàng, đảm bảo các sản phẩm đạt tiêu chuẩn giống nhau, nâng cao uy tín của doanh nghiệp.
- Tối ưu hóa nguồn nhân lực: Việc sử dụng máy hàn sóng giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào lao động thủ công, cho phép doanh nghiệp tái bố trí nhân sự vào những khâu quan trọng khác nhằm tối ưu hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất.
- Giảm chi phí sản xuất dài hạn: Mặc dù đầu tư ban đầu vào máy hàn sóng có thể cao, nhưng về lâu dài, doanh nghiệp sẽ tiết kiệm đáng kể chi phí nhân công, hạn chế sản phẩm lỗi, giảm nhu cầu sản xuất lại và tăng lợi nhuận tổng thể.
Với những lợi ích này, hàn sóng đã trở thành một công nghệ không thể thiếu trong ngành sản xuất điện tử, giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả và duy trì lợi thế cạnh tranh trên thị trường.
Tổng kết
Hàn sóng không chỉ là một công nghệ tiên tiến trong ngành sản xuất điện tử mà còn là giải pháp quan trọng giúp tối ưu hóa quy trình hàn linh kiện với độ chính xác cao và tốc độ vượt trội. Nhờ khả năng tự động hóa, công nghệ này đã mở ra tiềm năng sản xuất hàng loạt với chất lượng đồng nhất, giảm thiểu sai sót và nâng cao hiệu suất. Tuy nhiên, để tận dụng tối đa lợi ích của hàn sóng, các doanh nghiệp cần đầu tư vào việc kiểm soát quy trình, tối ưu nhiệt độ thiếc hàn và nâng cao kỹ năng nhân sự. Việc đào tạo đội ngũ kỹ thuật viên chuyên sâu cùng với tối ưu dây chuyền sản xuất sẽ là chìa khóa giúp đảm bảo chất lượng mối hàn và giảm thiểu lỗi trong sản xuất. Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ SMT, xu hướng tối ưu hóa bảng mạch đã dẫn đến sự lên ngôi của hàn Reflow. Mặc dù vậy, hàn sóng vẫn giữ vai trò quan trọng đối với các bảng mạch sử dụng linh kiện DIP, đặc biệt là trong những sản phẩm yêu cầu độ bền cao và khả năng sản xuất đồng bộ.
Thực sự rất mong rằng từ bài viết này, bạn đã có thể nắm rõ và trả lời được câu hỏi hàn sóng là gì, cũng như hiểu rõ được cách mà thiết bị hàn sóng hoạt động như thế nào.
Bạn có thể xem thêm bài viết về công nghệ Hàn Reflow Tại Đây!
