Công nghệ SMT là một thuật ngữ phổ biến trong ngành sản xuất bảng mạch điện tử và dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử. Trong bài viết này, Autorobot sẽ giúp bạn hình dung về SMT là gì? và những so sánh về công nghệ SMT so với các kỹ thuật truyền thống.
SMT là gì?
SMT (Surface Mount Technology) được hiểu là gắn kết bề mặt. Trong đó các thành phần điện, linh kiện điện tử được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng mạch in (PCB). Đây là một phương pháp chế tạo bảng mạch phổ biến trên các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử tự động, bán tự động.
Trước khi công nghệ SMT xuất hiện, người ta phải gia công cơ khí để đính thêm một mẩu kim loại vào hai đầu sao cho có thể hàn trực tiếp lên trên bề mặt mạch in. Khi SMT ra đời, mỗi linh kiện sẽ được cố định trên bề mặt bằng chì, và ở mặt kia của tấm PCB linh kiện cũng chỉ được cố định bằng một chấm kem hàn tương tự.
Dây chuyền công nghệ SMT và cách phân loại
Dây chuyền công nghệ SMT là dây chuyền hiện đại, được ứng dụng phổ biến trong quy trình sản xuất mạch điện tử. Với yêu cầu nhỏ, gọn, di động của các sản phẩm điện tử ngày nay, dây chuyền SMT giúp tối ưu hóa kích thước của các PCB. Đồng thời, cũng giúp gắn thêm nhiều thiết bị như Diot, điện trở, tụ điện. Tùy theo mức độ tự động hóa, dây chuyền SMT được chia thành 2 loại:
- Dây chuyền SMT tự động
- Dây chuyền SMT bán tự động.
Các thiết bị được dùng trong SMT là gì?
SMT thụ động
Có khá nhiều khái niệm khác nhau về SMT thụ động. Và để thống nhất trong ngành công nghiệp sản xuất, các kĩ sư đã thống nhất SMT thụ động là các điện trở SMT hoặc tụ điện SMT có kích thước được gói tiêu chuẩn hoá.
Về điện trở và tụ điện sẽ có nhiều kích cỡ gói khác nhau, bao gồm: 1812, 0805, 1206, 0603, 0402 và 0201. Và những kích thước được đề cập có thể lên tới hàng trăm inch. Hiện tại thì chúng không được sử dụng phổ biến bởi có nhiều linh kiện nhỏ hơn, tuy nhiên vẫn có thể tìm thấy SMT thụ động trong các ứng dụng khi cần đến nguồn năng lượng lớn hơn.
Các bóng dẫn và Diode
Thông thường, các bóng dẫn và Diode sẽ được chứa trong các gói nhựa có kích thước tương đối nhỏ. Các Diode sẽ cho phép dòng điện chạy theo một hướng và được vẽ trên đầu. Một bóng bán dẫn là khối xây dựng cơ bản cho các mạch máy tính và một số thiết bị điện tử khác, nó phản ứng nhanh và sử dụng với chức năng điều chỉnh điện áp, chuyển mạch, dao động, khuếch đại và điều chế tín hiệu.
Mạch tích hợp
Các mạch tích hợp bên trong công nghệ SMT sẽ được trang bị các gói tích hợp và được thiết kế tùy biến theo mức độ kết nối cần thiết. Tùy vào đặc thù từng doanh nghiệp cũng như từng loại chip khác nhau mà hệ thống SMT cũng có những sự thay đổi nhất định:
- Các con chip nhỏ sẽ sử dụng các gói tích hợp SOIC – mạch tích hợp phác thảo nhỏ) – được sử dụng cho các chip logic 74 series quen thuộc. Bên cạnh đó các gói phiên bản nhỏ hơn bao gồm TSOP và SSOP.
- Các con chip lớn hơn và đòi hỏi tiếp cận trực tiếp hơn sẽ sử dụng gói tích hợp VLSI – với đặc trưng là dấu chân hình vuông hoặc hình chữ nhật.
- Bên cạnh đó là chip BGA (Ball Grid Array) được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Thay vì có các kết nối ở bên cạnh thì chúng ở bên dưới gói. Vì toàn bộ mặt dưới của gói có thể được sử dụng khoảng cách của các kết nối rộng hơn và nó được cho đáng tin cậy hơn nhiều.
Đọc thêm: Hệ thống SCADA là gì? Khi nào cần hệ thống SCADA
Quy trình chuẩn của công nghệ SMT là gì
- Quét hợp kim hàn: Kem hàn sẽ được công nhân quét qua lỗ của một mặt nạ kim loại (metal mask hoặc stencil). Sau đó được đặt trên PCB để tránh dính vào bộ phận khác của linh kiện. Sau đó, chuyển sang công đoạn gắn linh kiện.
- Gắn chíp, gắn IC: Công nghệ SMT tự động gỡ linh kiện từ băng chuyền hoặc khay và đặt vào vị trí tương ứng đã được quét kem hàn. Sau khi lớp kem được sấy khô, các PCB sẽ được lật mặt và tiến hành gắn lặp lại.
- Gia nhiệt – làm mát: Trong mỗi nhà máy, công đoạn gia nhiệt sẽ được thực hiện ở các lò sấy – khu vực có nhiệt độ tăng dần để linh kiện có thể thích ứng. Đến mức nhiệt độ đủ lớn, lớp kem hàn sẽ nóng chảy, dán chặt lớp linh kiện lên PCB. Sau đó chúng được làm mát bằng cách rửa với một số hóa chất, dung môi và nước, rồi dùng khí nén làm khô nhanh.
- Kiểm tra và sửa lỗi: Trong các phân xưởng ngành linh kiện điện tử, người ta sử dụng máy AOI (Automated Optical Inspection) quang học hoặc X-ray để kiểm tra chất lượng thành phẩm. Các thiết bị này cho phép phát hiện các lỗi vị trí, lỗi tiếp xúc của các linh kiện và kem hàn trên bề mặt của mạch in.
Ưu điểm của công nghệ SMT so với kỹ thuật xuyên lỗ cũ
| Nội dung so sánh | Công nghệ SMT | Kỹ thuật xuyên lỗ cũ |
| Kích thước thành phần gia công (Tụ điện, điện trở, thiết bị bán dẫn khác…) | Giảm kích thước các thành phần trên bo mạch. Linh kiện nhỏ nhất được lắp đặt bằng công nghệ SMT có kích thước 0.1×0.1mm. | Các thành phần trên bo mạch đòi hỏi kích thước tương đối lớn để có thể thực hiện xuyên lỗ thủ công. |
| Mật độ thành phần | Khả năng kết nối linh kiện trên mỗi thành phần tương đối cao. Ngoài ra, mật độ kết nối cao hơn vì các lỗ không chặn không gian định tuyến trên các lớp bên trong | Số lượng linh kiện trên một đơn vị diện tích ít hơn. |
| Khả năng gắn kết | Các thành phần có thể được gắn trên cả hai mặt của bảng mạch. | Các thành phần chỉ được gắn trên một mặt của bảng mạch. |
| Vấn đề lỗi | Các lỗi nhỏ trong vị trí linh kiện được sửa tự động khi sức căng bề mặt của vật hàn nóng chảy. Kéo các thành phần vào vị trí thẳng hàng với miếng hàn | Khi xuyên lỗ, đòi hỏi sự chuẩn xác rất lớn. Bởi vì một khi các dây dẫn xuyên qua các lỗ, các thành phần được căn chỉnh hoàn toàn và không thể di chuyển theo chiều ra khỏi sự thẳng hàng. Vì vậy nếu có lỗi xảy ra, linh kiện sẽ bị loại bỏ hoàn toàn, gây tốn kém. |
| Hiệu suất cơ học | Hiệu suất cơ học tốt hơn trong các điều kiện va đập và rung động. | Không đảm bảo so với công nghệ SMT. |
| Điện trở và điện cảm so với mối hàn | Thấp hơn. Do đó, ít hiệu ứng tín hiệu RF không mong muốn hơn và hiệu suất tần số cao tốt hơn. | Cao hơn. |
| Số lượng lỗ khoan | Ít hơn. | Nhiều hơn, gây tốn thời gian và ảnh hưởng chi phí sản xuất. |
| Mức độ chuyên môn hóa | Đạt tỷ lệ 100% do thực hiện hoàn toàn tự động. | Còn xảy ra sai sót, không đảm bảo chất lượng. |
Nhược điểm của SMT là gì
Công nghệ SMT đòi hỏi sự chú ý đến chi tiết cao hơn nhiều so với lắp ráp xuyên lỗ. Ngay cả với quy trình phần lớn được tự động hóa, việc đổ kem hàn luôn là vấn đề hàng đầu khi mà các lỗ hàn ngày càng nhỏ hơn, đòi hỏi ít chất hàn hơn. Chính điều này cũng dẫn tới khó khăn tiếp theo là các mối hàn có thể bị hỏng do các hợp chất bầu trải qua chu trình nhiệt.
Ngoài ra vấn đề chi phí đầu tư của doanh nghiệp sẽ là rất lớn khi triển khai công nghệ SMT. Bởi việc lắp ráp/sửa chữa linh kiện có nhiều thành phần khó hơn sẽ đòi hỏi người vận hành có tay nghề cao và các công cụ đắt tiền hơn, do kích thước nhỏ và khoảng cách hẹp của SMT.
Trên đây là một số thông tin về khái niệm SMT là gì? Nếu bạn đang tìm kiếm những giải pháp công nghệ hữu ích giúp chuyển đổi số toàn diện nhà máy sản xuất linh kiện – Điện tử, liên hệ với chuyên gia của chúng tôi qua số hotline nhé.
