Hàn sóng hay còn biết đến là Wave Soldering, là một trong những công nghệ hàn quan trọng của lĩnh vực sản xuất điện tử. Công nghệ này đặc biệt được ứng dụng phổ biến trong quá trình lắp ráp bảng mạch in PCB với các linh kiện xuyên lỗ. Thiết bị hàn sóng giúp đảm bảo các linh kiện điện tử được hàn chính xác, bền vững, đem lại sản phẩm chất lượng cao. Vậy nguyên lý hàn sóng là gì? Bài viết sau đây sẽ cùng bạn đi sâu tìm hiểu về công nghệ này và những xu hướng mới nhất hiện nay.
Máy hàn sóng là gì?
Trước tiên cùng tìm hiểu về công nghệ hàn sóng. Đây là phương pháp hàn tự động trong sản xuất bảng mạch PCB. Quá trình này diễn ra nhờ sử dụng một lượng thiếc hàn lớn nóng chảy tạo thành dạng sóng để gắn linh kiện vào bảng mạch một cách chính xác và nhanh chóng.
Máy hàn sóng là thiết bị tự động hóa quá trình hàn sóng giúp làm tăng tốc độ sản xuất và đảm bảo các mối hàn có chất lượng đồng đều.
Máy hàn sóng gồm các bộ phận chính sau:
- Bể thiếc nóng chảy: Chứa hợp kim hàn và tạo sóng thiếc liên tục.
- Hệ thống tráng flux: Có nhiệm vụ loại bỏ oxit và cải thiện độ bám dính của thiếc hàn.
- Bộ phận gia nhiệt có nhiệm vụ làm nóng PCB để giảm sốc nhiệt.
- Cơ cấu vận chuyển PCB: Giúp điều chỉnh tốc độ di chuyển của bo mạch qua sóng thiếc.
- Hệ thống làm mát: Hệ thống giúp cố định mối hàn sau khi tiếp xúc với thiếc lỏng.
Máy hàn sóng chọn lọc MITO DENKO MID-M500FDS với công nghệ hiện đại
Vai trò của hàn sóng trong sản xuất SMT
- Công nghệ hàn sóng giúp tự động hóa quá trình hàn, giảm thiểu sai sót so với hàn tay thủ công.
- Giúp cải thiện chất lượng và độ tin cậy của mối hàn.
- Gia tăng tốc độ sản xuất, đáp ứng được nhu cầu của công nghiệp điện tử hiện đại.
Ngày nay, công nghệ hàn sóng ngày càng được áp dụng rộng rãi trong hàn linh kiện xuyên lỗ và được tối ưu hóa để đáp ứng được các yêu cầu phức tạp hơn trong sản xuất bảng mạch PCB.
Nguyên lý hàn sóng là gì?
Thông thường, một quy trình hàn sóng sẽ trải qua các giai đoạn chính sau:
Tráng flux
- Flux là chất trợ hàn có tác dụng loại bỏ oxit trên bề mặt linh kiện PCB để đảm bảo cho thiếc hàn bám dính tốt.
- Các phương pháp tráng flux phổ biến hiện nay:
- Tạo bọt flux hay foam fluxing: Sử dụng bọt để phủ flux lên bề mặt bảng mạch PCB
- Phun flux hay spray fluxing: Sử dụng hệ thống phun khí nén hoặc vòi phun áp suất thấp để phủ lớp flux đồng đều lên PCB.
- Nếu quá trình tráng flux diễn ra không đồng đều sẽ xuất hiện lỗi hàn thiếu thiếc hoặc hàn nguội.
Gia nhiệt
Đây là giai đoạn có nhiệm vụ giúp cho PCB đạt được nhiệt độ thích hợp trước khi tiếp xúc với thiếc nóng chảy.
Mục đích của giai đoạn này:
- Làm giảm sốc nhiệt cho linh liện
- Làm bay hơi dung môi trong flux
- Giúp đảm bảo nhiệt độ đồng đều trên PCB
- Thông thường, nhiệt độ gia nhiệt sẽ được đảm bảo ở mức từ 80 – 150 độ C tùy theo thiết kế của bo mạch và linh kiện.
Hàn sóng
PCB di chuyển qua bể thiếc nóng chảy ở nhiệt độ 250 – 265 độ C. Sóng thiếc tiếp xúc với mặt dưới của PCB và tạo ra kết nối giữa chân linh kiện và lỗ hàn. Có hai loại hàn sóng chính sau:
- Sóng đơn: Thích hợp với bo mạch đơn giản hay linh kiện xuyên lỗ.
- Sóng đôi: Phù hợp với các mối hàn phức tạp hơn, sử dụng cho cả linh kiện SMT và linh kiện xuyên lỗ, giúp giảm lỗi cầu thiếc.
Thiếc nóng chảy sẽ bám vào chân linh kiện tạo thành mối hàn chắc chắn.
Nguyên lý hàn sóng (Ảnh: Internet)
Làm mát
Sau khi ra khỏi vùng thiếc, bảng mạch PCB sẽ đi vào vùng làm mát để cố định mối hàn. Hệ thống quạt mát giúp kiểm soát tốc độ đông đặc và hạn chế ứng suất nhiệt gây nứt mối hàn.
Kiểm tra và làm sạch
Sau quá trình hàn, PCB sẽ được kiểm tra bằng máy AOI hoặc X-ray để phát hiện các lỗi như hàn thiếu, cầu thiếc,… Nếu cần thiết, bảng mạch PCB có thể được rửa sạch để loại bỏ các cặn flux còn sót lại.
Đây là những thông tin về nguyên lý hàn sóng là gì. Đây là công nghệ giúp đảm bảo mối hàn có độ bền cao, độ dẫn điện tốt và phù hợp với quy trình sản xuất hàng loạt trong sản xuất công nghiệp điện tử.
Phân loại hệ thống hàn sóng
Hệ thống hàn sóng được phân loại dựa vào cấu trúc sóng thiếc, ứng dụng trong sản xuất hoặc cách thức vận hành. Dưới đây là các loại phổ biến:
Hàn sóng chì
- Thành phần hợp kim thiếc hàn chủ yếu là thiếc – chì (Sn – Pb) với nhiệt độ hàn khoảng từ 230 – 250 độ C, thấp hơn hàn không chì.
- Hàn sóng chì cho chất lượng mối hàn dễ chảy, bám dính tốt, độ bền cao, ít tạo lỗi hàn và hạn chế vết nứt, ít lỗi cầu thiếc do có độ thấm ướt tốt.
- Chứa chì nê gây ảnh hưởng không tốt đến môi trường và sức khỏe con người.
Hàn sóng không chì
- Thành phần hợp kim chủ yếu là Sn-Ag-Cu (SAC305, SAC387) hoặc Sn-Cu (Sn100C) với nhiệt độ hàn từ 250 – 270 độ C, cao hơn 20 – 40 độ so với hàn chì.
- Hàn không chì cho mối hàn chất lượng tốt, độ bền cao nhưng giòn hơn so với có chì, dễ xảy ra lỗi nứt mối hàn do nhiệt độ cao. Bên cạnh đó là dễ bị oxy hóa hơn nên cần phải kiểm soát kỹ quá trình hàn.
- Vì không chứa chì nên phương pháp này an toàn cho sức khỏe, phù hợp với tiêu chuẩn RoHS.
Việc lựa chọn phương pháp hàn sóng có chì hay không chì phụ thuộc vào quy định, yêu cầu sản phẩm hay chiến lược sản xuất của từng doanh nghiệp. Hiểu rõ được nguyên lý hàn sóng là gì sẽ giúp các kỹ sư đánh giá và tối ưu quy trình hàn, từ đó giúp nâng cao hiệu suất sản xuất và đảm bảo chất lượng của sản phẩm.
Hàn sóng được ứng dụng phổ biến trong sản xuất SMT và DIP (Ảnh: Internet)
Xu hướng công nghệ hàn sóng hiện nay
Công nghệ hàn sóng đang không ngừng phát triển để đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao của sản xuất điện tử. Dưới đây là những xu hướng quan trọng giúp cải thiện chất lượng và tối ưu hiệu suất hàn.
Hàn sóng dưới khi trơ
- Làm giảm oxi hóa trong quá trình hàn, cải thiện chất lượng mối hàn.
- Đặc biệt quan trọng với phương pháp hàn không chì.
Ứng dụng công nghệ AI trong kiểm soát hàn sóng
- Ứng dụng hệ thống cảm biến thông minh giám sát tốc độ và nhiệt độ hàn theo thời gian thực.
- Có thể phát hiện và điều chỉnh lỗi hàn ngay lập tức.
Hệ thống hàn sóng Hybrid
- Công nghệ hồng ngoại (IR) được ứng dụng vào hàn sóng truyền thống.
- Phù hợp với bảng mạch PCB đa lớp có linh kiện hỗn hợp.
Phương pháp kiểm tra và hiệu chỉnh sau cài đặt
Kiểm tra bằng máy AOI
AOI là thiết bị quan trọng với giai đoạn kiểm tra lỗi hàn trong sản xuất SMT. Máy AOI sử dụng camera quang học để phát hiện ra các lỗi như hàn thiếu thiếc, cầu hàn và gia tăng tốc độ kiểm tra cũng như giảm thiểu sản phẩm lỗi.
Kiểm tra bằng X-ray
Thiết bị đặc biệt hiệu quả với các bo mạch có linh kiện dán kín hoặc BGA. X-ray có thể phát hiện lỗi hàn ẩn mà máy AOI không thể nhận diện.
Kiểm tra bằng phân tích mối hàn
- Giúp đánh giá độ bền và độ thấm ướt mối hàn.
- Sử dụng kính hiển vi điện tử để kiểm tra chất lượng thiếc hàn.
>>> Có thể bạn quan tâm: Hàn sóng là gì?
Kết luận
Hàn sóng là một trong những công nghệ quan trọng trong sản xuất điện tử, đặc biệt là linh kiện SMT, linh kiện xuyên lỗ. Việc hiểu rõ được nguyên lý hàn sóng là gì, chúng hoạt động ra sao và chịu ảnh hưởng từ các yếu tố nào cùng xu hướng công nghệ mới sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu dây chuyền sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm. Để hiểu rõ hơn về công nghệ hàn sóng và các thiết bị hàn sóng, liên hệ ngay Hapoin để được tư vấn nhanh nhất!
Jasmine Wu – Hapoin
