Về hình thái và tiêu chuẩn của "hạt thiếc"

Tiêu chuẩn 1: "Không được phép có hạt thiếc" trong MIL-STD-2000;

Tiêu chuẩn 2: "Ít hơn 5 hạt thiếc trên mỗi mét vuông thước anh " trong IPC-A-610C.

Trong tiêu chuẩn IPC-A-610C, khoảng cách cách điện tối thiểu được chỉ định là 0,13 mm và các hạt thiếc có đường kính nằm trong khoảng này được coi là đủ tiêu chuẩn; trong khi các hạt thiếc có đường kính lớn hơn hoặc bằng 0,13 mm là không đạt tiêu chuẩn và nhà sản xuất phải thực hiện các biện pháp khắc phục để ngăn chặn điều này xảy ra.

Xem hình bên dưới để biết các hình dạng và kích cỡ hạt thiếc phổ biến:

Nguyên nhân và biện pháp kiểm soát “hạt thiếc”

Trong quy trình hàn "gắn bề mặt SMT", các yếu tố như "nhiệt độ, thời gian, chất lượng hàn dán, độ dày in, sản xuất khuôn tô (stencil) và áp suất lắp" của hàn nóng chảy lại có thể gây ra "hạt thiếc".

(1) Nguyên nhân thứ 1gây ra "hạt thiếc": Chất lượng hàn dán

1. Hàm lượng kim loại trong kem hàn.

Tỷ lệ khối lượng của hàm lượng kim loại trong kem hàn là khoảng 89% -91% và tỷ lệ thể tích là khoảng 50%. Nói chung, hàm lượng kim loại càng nhiều thì bột kim loại trong kem hàn được sắp xếp càng gần, các hạt bột thiếc có nhiều cơ hội kết hợp với nhau và không dễ bị thổi bay trong quá trình khí hóa, do đó không dễ tạo thành "thiếc hạt"; nếu hàm lượng kim loại giảm, xác suất "hạt thiếc" sẽ tăng lên.

2. Hàm lượng oxit trong kem hàn.

Hàm lượng oxit trong kem hàn cũng ảnh hưởng đến hiệu quả hàn, hàm lượng oxit càng cao thì sức căng bề mặt của bột kim loại trong quá trình kết hợp với miếng đệm sau khi nóng chảy càng lớn, và trong "phần hàn nóng chảy lại", oxit trên bề mặt của bột kim loại Hàm lượng cũng sẽ tăng lên, điều này không có lợi cho việc "làm ẩm" hoàn toàn chất hàn nóng chảy, dẫn đến việc tạo ra các hạt thiếc mịn. 

3. Kích thước hạt của bột kim loại trong kem hàn.

Bột kim loại trong bột hàn là một hình cầu rất nhỏ gần tròn, đường kính của quả bóng bột hàn thường được sử dụng là khoảng 25-45μm, hàm lượng oxit trong bột mịn thấp hơn nên sẽ xuất hiện hiện tượng giảm bớt "hạt thiếc".

4. Hàn dán có hiệu quả chống sụt nhiệt

Trong phần làm nóng sơ bộ của hàn nóng chảy lại, nếu hiệu ứng thu gọn chịu nhiệt của kem hàn không tốt, thì kem hàn đã được in trước nhiệt độ hàn (trước khi chất hàn bắt đầu nóng chảy) bắt đầu sụt xuống và một số kem hàn chảy ra khỏi miếng đệm, khi nó đi vào khu vực hàn Khi chất hàn bắt đầu nóng chảy, do ứng suất bên trong, chất hàn dán co lại thành mối hàn và bắt đầu ngấm vào và leo lên đầu vật hàn. Đôi khi ứng suất của chất hàn dán không đủ do thiếu chất trợ dung hoặc các lý do khác, và một phần nhỏ của miếng dán hàn bên ngoài miếng đệm không Co lại và khi tan chảy hoàn toàn sẽ tạo thành một "hạt thiếc".      

Nguyên nhân thứ 2 gây ra"hạt thiếc": Sử dụng không đúng cách

1. "Hạt thiếc" được tạo ra khi đi qua lò nung nóng lại.

Quá trình hàn dòng chảy được chia thành bốn giai đoạn "làm nóng sơ bộ, bảo quản nhiệt, hàn và làm mát". "Phần làm nóng sơ bộ" là làm nóng từ từ bảng in và các bộ phận gắn trên bề mặt đến nhiệt độ từ 120°C đến 150°C, có thể loại bỏ dung môi dễ bay hơi trong hỗn hợp hàn và giảm sốc nhiệt cho các bộ phận. Trong quá trình này sẽ xảy ra hiện tượng khí hóa bên trong thuốc hàn, lúc này nếu lực liên kết giữa các bột kim loại trong thuốc hàn nhỏ hơn lực sinh ra do quá trình khí hóa thuốc trợ dung thì một lượng nhỏ "bột hàn" sẽ chảy xuống từ miếng đệm.Hoặc bay ra ngoài, trong giai đoạn "hàn", phần "bột hàn" này cũng sẽ tan chảy để tạo thành "hạt thiếc". Từ đó, có thể kết luận rằng "nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ càng cao và tốc độ gia nhiệt sơ bộ càng nhanh thì quá trình khí hóa của chất trợ dung sẽ càng trầm trọng hơn, gây ra hiện tượng sụp đổ hoặc bắn tung tóe và hình thành các hạt thiếc." Do đó, chúng ta có thể sử dụng nhiệt độ làm nóng sơ bộ vừa phải hơn và tốc độ làm nóng sơ bộ để kiểm soát sự hình thành "hạt thiếc".

2. Độ dày in và khối lượng in của keo hàn trên bảng in.

Độ dày in của kem hàn là một thông số chính trong sản xuất, độ dày in thường trong khoảng 0,15-0,20mm, nếu quá dày hoặc quá nhiều sẽ dễ dẫn đến "sụp đổ" và tạo thành "hạt thiếc". Khi tạo khuôn tô (stencil), kích thước của miếng đệm sẽ quyết định kích thước của lỗ khuôn tô, thông thường để tránh việc in quá nhiều keo hàn, kích thước của lỗ in được khống chế nhỏ hơn khoảng 10% so với tiếp xúc diện tích của miếng đệm tương ứng.Kết quả cho thấy Điều này sẽ làm giảm hiện tượng "bóng thiếc" ở một mức độ nhất định.

3. Nếu áp suất lắp đặt quá cao trong quá trình đặt, khi bộ phận được ép vào chất hàn, một phần của chất hàn có thể bị ép dưới bộ phận hoặc một lượng nhỏ bột thiếc có thể bay ra, và phần này của bột hàn sẽ tan chảy trong phần hàn thành "hạt thiếc", do đó, nên chọn lực nén thích hợp khi lắp.

4. Kem hàn thường cần được bảo quản trong tủ lạnh, trước khi sử dụng phải để về nhiệt độ phòng trước khi mở nắp, nếu nhiệt độ của kem hàn quá thấp thì khi mở sẽ bị ẩm trên bề mặt dán. Khi độ ẩm được làm nóng trước, nó sẽ làm cho bột hàn bay ra ngoài và chất hàn nóng chảy sẽ văng vào phần hàn để tạo thành "hạt thiếc". Độ ẩm không khí vào mùa hè ở các khu vực nước ta nói chung tương đối cao, khi lấy kem hàn từ tủ lạnh ra thường cần để ấm ở nhiệt độ phòng trong 4-5 giờ trước khi mở nắp lọ.

5. Môi trường sản xuất hoặc làm việc cũng ảnh hưởng đến sự hình thành của "hạt thiếc", khi bảng in được bảo quản trong kho ẩm lâu ngày, trong bao bì chứa bảng in sẽ có những giọt nước nhỏ li ti. kem hàn hấp thụ độ ẩm, nó sẽ ảnh hưởng đến hiệu ứng hàn và tạo thành "quả bóng thiếc". Do đó, nếu có điều kiện, bảng in hoặc các thành phần phải được làm khô ở một mức độ nhất định trước khi lắp, sau đó được in và hàn, điều này có thể ngăn chặn hiệu quả sự hình thành "hạt thiếc".

6. Thời gian kem hàn tiếp xúc với không khí càng ngắn càng tốt, đây cũng là nguyên tắc sử dụng kem hàn. Sau khi lấy một phần kem hàn ra, phải đậy nắp ngay lập tức, đặc biệt phải ấn chặt nắp bên trong để ép không khí giữa nắp và kem hàn ra ngoài, nếu không sẽ ảnh hưởng nhất định đến tuổi thọ của kem hàn và gây ra các vấn đề về hàn. Bột nhão và khô nhanh hơn hoặc hấp thụ độ ẩm vào lần sử dụng tiếp theo, do đó tạo thành "hạt thiếc".

Phòng, kiểm soát “hạt thiếc”

1,Lựa chọn hàn dán

Khi chọn kem hàn, bạn nên nhấn mạnh vào việc dùng thử trong các điều kiện quy trình hiện có. Bằng cách này, bạn không chỉ có thể xác minh khả năng ứng dụng   kem hàn của nhà cung cấp cho các sản phẩm và quy trình của chính mình mà còn có được hiểu biết sơ bộ về hiệu suất cụ thể của dán hàn trong sử dụng thực tế. Để đánh giá kem hàn, cần chú ý đến các thông số phổ biến khác nhau, chẳng hạn như "tỷ lệ dầu hàn với bột hàn, kích thước hạt của bóng hàn", v.v.

2. Kiểm soát và cải tiến công nghệ "gắn bề mặt SMT"

(1) Bảo quản theo đúng điều kiện bảo quản và nhiệt độ do nhà cung cấp cung cấp.Nói chung, kem hàn phải được bảo quản trong điều kiện tủ lạnh ở 0-10°C;

(2) Sau khi lấy hàn dán ra, trước khi sử dụng, nên làm ấm nó ở nhiệt độ phòng, không được mở ra trước khi miếng dán hàn được làm nóng hoàn toàn;

(3) Trong quá trình trộn, cần khuấy theo phương pháp trộn và thời gian trộn do nhà cung cấp cung cấp;

(4) Trong quá trình in, cần chú ý đến cường độ in và độ sạch của bề mặt lưới thép, và lau sạch kịp thời. Chất hàn còn dư thừa trên bề mặt của khuôn tô sẽ ngăn không cho bề mặt PCB bị bẩn trong quá trình này, dẫn đến các hạt thiếc trong quá trình hàn;

(5), trong quá trình hàn nóng chảy lại, thao tác phải được thực hiện theo đúng đường cong hàn nóng chảy lại đã được thiết lập và không được điều chỉnh theo ý muốn; đồng thời, sự khác biệt giữa đường cong hàn nóng chảy lại và đường chuẩn phải được kiểm tra và hiệu chỉnh thường xuyên;

(6), Trong quy trình "gắn bề mặt SMT", "chế độ mở" và "tỷ lệ mở" của khuôn (stencil) có thể gây ra một số khiếm khuyết trong "đặc điểm in" và "đặc điểm hàn" của keo hàn , kết quả là "Hạt thiếc".