SMT là gì ? Tất tần tật về công nghệ SMT ?

  1. SMT là gì?
  2. Ưu và nhược điểm của công nghệ SMT
  3. Quy trình chung của công nghệ SMT
  4. Sự khác biệt giữa SMT và SMD ?
  5. Các thành phần SMT chung
  6. Ứng dụng công nghệ SMT

1. SMT là gì?

Công nghệ SMT viết tắt của các từ tiếng Anh Surface Mount Technology hay còn gọi là công nghệ dán bề mặt. SMT là thuật ngữ của chuyên ngành chế tạo điện tử, để chỉ một công nghệ chế tạo các bo mạch bằng phương pháp hàn qua các bể chì nóng thay cho phương pháp xuyên lỗ truyền thống.

Công nghệ SMT được phát triển vào những năm 1960 và được áp dụng một cách rộng rãi vào cuối những năm 1980. Tập đoàn IBM của Hoa Kỳ có thể được coi là người đi tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ này.

Tại thời điểm đó hầu hết linh kiện điện tử phải được gia công cơ khí để đính thêm một mẩu kim loại vào hai đầu sao cho có thể hàn trực tiếp chúng lên trên bề mặt mạch in.

Tuy nhiên, khi áp dụng công nghệ SMT mỗi linh kiện được cố định trên bề mặt mạch in bằng một diện tích phủ chì rất nhỏ, và ở mặt kia của tấm PCB linh kiện cũng chỉ được cố định bằng một chấm kem hàn tương tự.

Nhờ vậy mà kích thước vật lý của linh kiện ngày càng giảm. Công nghệ SMT có mức độ tự động hóa cao, không đòi hỏi nhiều nhân công, và đặc biệt làm tăng công suất sản xuất.

Ngày nay quy trình vận hành máy SMT bảo đảm cho việc pick up (gắp lên khỏi vị trí đặt linh kiện ) và place (đặt vào vị trí trên bảng mạch in) được thực hiện với sai số cực nhỏ. Bởi vì các máy SMT là các máy cơ khí chính xác điều khiển bằng máy tính được trang bị những công nghệ hiện đại nhất như công nghệ xử lý ảnh…

Dây chuyền sản xuất SMT

Các hãng khác nhau sở hữu những kĩ thuật gắn chip khác nhau để tạo ra các loại máy gắn chip trên dây truyền SMT. Tuy nhiên, những công đoạn đều theo một quy chuẩn chung bao gồm 4 bước:

  1. Quét hợp kim hàn: Kem hàn có dạng bột nhão, tính bám dính cao, thành phần thay đổi tùy công nghệ và đối tượng hàn. Kem hàn quét qua lỗ của một mặt nạ kim loại (metal mask hoặc stencil) được đặt trên PCB để tránh dính vào nơi không mong muốn. Sau đó, chuyển sang công đoạn gắn linh kiện.
  2. Gắn chíp, gắn IC: Máy tự động gỡ linh kiện từ băng chuyền hoặc khay và đặt vào vị trí tương ứng đã được quét kem hàn. Sau khi kem hàn được sấy khô, PCB được lật mặt và quá trình gắn lặp lại. Công nghệ SMT mới còn cho phép gắn linh kiện cùng lúc cả hai mặt.
  3. Gia nhiệt – làm mát: Tại lò sấy, PCB đi qua các khu vực với nhiệt độ tăng dần để linh kiện có thể thích ứng. Ở nhiệt độ đủ lớn, kem hàn nóng chảy, dán chặt linh kiện lên PCB. Sau đó chúng được rửa bằng một số hóa chất, dung môi và nước để làm sạch vật liệu hàn rồi dùng khí nén làm khô nhanh.
  4. Kiểm tra và sửa lỗi: Ở bước 2 chúng ta có thể sử dụng các máy AOI (automated Optical Inspection) quang học hoặc X-ray. 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.

2.Ưu nhược điểm của công nghệ SMT 

2.1.Ưu điểm

KHẢ NĂNG CHI TRẢ

Một trong những lý do khiến việc lắp ráp SMT được hình thành là để giảm chi phí sản xuất.

SMT yêu cầu phải khoan ít lỗ hơn rất nhiều trên bảng mạch. Điều này làm giảm đáng kể chi phí xử lý và xử lý.

Cuối cùng, SMT có nhiều khả năng tạo ra khối lượng lớn, cho phép chi phí trên mỗi đơn vị tốt hơn.

HIỆU QUẢ

Một lợi ích khác của lắp ráp SMT là nó sử dụng không gian bảng mạch theo cách hiệu quả hơn nhiều. Nhờ lắp ráp SMT, các kỹ sư hiện có thể biến các thiết bị điện tử phức tạp thành các cụm nhỏ hơn.

Ngoài việc sử dụng hiệu quả hơn không gian trên PCB, lắp ráp SMT nhanh hơn nhiều, cho phép các nhà sản xuất tăng tổng sản lượng. Để đặt điều này trong viễn cảnh, một cái gì đó có thể mất 1-2 giờ để thực hiện, việc lắp ráp SMT chỉ mất 10 – 15 phút.

TÍNH ĐƠN GIẢN

Trong lắp ráp xuyên lỗ, dây dẫn đi qua các lỗ để kết nối các thành phần. Vì các thành phần SMT được hàn ngay trên PCB nên cấu trúc tổng thể ít phức tạp hơn nhiều .

ÍT MẮC LỖI

Việc lắp ráp SMT phụ thuộc rất nhiều vào máy móc chứ không phụ thuộc quá nhiều vào con người. SMT là một quy trình ít bị lỗi vì nó gần như hoàn toàn tự động.

PHÁT RA BỨC XẠ THẤP

Có lẽ, một trong những ưu điểm đáng kể nhất của công nghệ SMT là phát bức xạ thấp. Khi lắp ráp các bộ phận bằng SMT, bạn sẽ gặp phải lượng bức xạ thấp. Do đó, nó có nghĩa là SMT là một phương pháp lắp ráp an toàn hơn một chút so với các phương pháp lắp ráp khác.

2.2.Nhược điểm

Như một số các quy trình sản xuất khác, công nghệ SMT có một số nhược điểm.

Điểm lớn nhất là nó 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, các thông số thiết kế của bạn vẫn phải được đáp ứng để tạo ra sản phẩm cuối cùng chất lượng. Điều này phần lớn rơi vào vai của nhà thiết kế và nhà sản xuất điện tử. 

Rắc rối cũng có thể phát sinh khi SMT được sử dụng để đặt các thành phần vào PCB, nó sẽ hoạt động trong các điều kiện liên quan đến:

  • Ứng suất cơ học
  • Môi trường áp lực
  • Căng thẳng nhiệt độ

Vấn đề này có thể được giảm thiểu bằng cách kết hợp SMT với các quy trình xuyên lỗ để có được những lợi ích của cả hai.

3.Quy trình chung của công nghệ SMT 

In hàn dán trên bo mạch

Quá trình đầu tiên liên quan đến việc in keo hàn lên bảng. Ở đây, người sản xuất sử dụng máy in lụa. Bước này nhằm đảm bảo quá trình hàn các thành phần trên tấm đệm diễn ra tốt đẹp. 

Gắn các bộ phận

Thứ hai, việc gắn các bộ phận theo sau. Việc gắn các bộ phận liên quan đến việc đặt linh kiện cẩn thận trên một PCB cố định. 

Sự rắn chắc

Sau khi đặt các bộ phận, quá trình đông đặc sẽ diễn ra theo sau. Chức năng của đông đặc là làm tan chảy các chất kết dính SMT. Bằng cách này, các nhà sản xuất đảm bảo rằng các thành phần gắn kết bề mặt sẽ dính chính xác trên bo mạch. Lò đóng rắn nằm ở phía sau của máy định vị sẽ thực hiện quá trình đông đặc. 

Hàn lại

Sau khi đông đặc, tiếp theo là hàn lại. Mục đích của hàn lại là để đảm bảo rằng chất hàn nóng chảy và mối nối của bo mạch PCB. 

Kiểm tra quang học tự động

Bước thứ năm sau khi hàn lại là kiểm tra quang học tự động ( AOI ). Mục đích chính của AOI là kiểm tra cả chất lượng hàn và lắp ráp. Với tính năng Kiểm tra quang học tự động, có thể phát hiện lỗi đủ sớm trước khi phát hành bo mạch ra thị trường. Đó là điều cần thiết trước khi đi vào sản xuất hàng loạt bảng mạch. 

Cắt ván

Sau khi kiểm tra quang học tự động, họ đang cắt bảng sau. Các nhà thiết kế cắt bảng để tạo thành một cá nhân duy nhất. Có một số phương pháp cắt bằng máy được sử dụng ở đây. 

Mài bảng

Sau khi cắt ván theo hình dạng yêu cầu, ngay sau đó sẽ tiến hành mài. Nghiền là một trong những quy trình SMT thiết yếu. Vai trò chính của quá trình mài là để đảm bảo quá trình xay ra khỏi gờ. Phay ra khỏi gờ đảm bảo rằng bạn sẽ có một tấm ván mịn. Trong quá trình sản xuất bo mạch, chắc chắn bạn sẽ gặp phải các cạnh thô. Phay đảm bảo mài nhẵn các cạnh thô. 

Phay bảng

Sau khi xay xát, sau đó quy trình cuối cùng tiếp theo. Quá trình cuối cùng bao gồm rửa bảng. Làm sạch bo mạch đảm bảo loại bỏ các cặn hàn có hại như chất trợ dung. Bạn có thể làm sạch bo mạch bằng tay hoặc bằng máy. Có những loại máy đặc biệt có thể giúp bạn có được kết quả làm sạch tốt nhất. May mắn thay, bạn có thể làm sạch thủ công nếu bạn không đủ khả năng mua những chiếc máy làm sạch chuyên dụng như vậy. 

4. Sự khác biệt giữa SMT và SMD là gì?

Có một sự khác biệt đáng kể giữa SMT và SMD. Thật không may, nhiều người không hiểu sự khác biệt giữa cái này. Nếu bạn đang ở đây, hãy tự coi mình là người may mắn. Ở đây, bạn sẽ đánh giá cao sự khác biệt giữa SMT và SMD. 

Với SMT, SMT (Công nghệ gắn kết bề mặt) là toàn bộ công nghệ liên quan đến việc hàn và gắn các thành phần điện tử trên bảng mạch. Các tính năng điện tử bao gồm tụ điện, điện trở và bóng bán dẫn trên PCB, chưa kể đến một số ít. Mặc dù bạn có thể đặt các miếng thủ công, nhưng hầu hết, các nhà sản xuất sử dụng máy móc đặc biệt. Với máy móc, kết quả chủ yếu là hoàn hảo và chất lượng cao. 

Máy SMT đặc biệt, chủ yếu được gọi là máy Pick-and-Place, cẩn thận chọn và đặt tất cả các thành phần và đặt chúng trên bảng mạch. Một lần nữa, bạn có thể thực hiện việc này theo cách thủ công nếu bạn muốn hoặc có kinh nghiệm làm việc đó theo cách thủ công. Tuy nhiên, bạn có thể phải đi chọn và đặt máy theo yêu cầu để có kết quả tốt nhất cho sản phẩm tốt nhất cho kết quả tốt nhất. 

Surface Mount Devices (SMD) là các linh kiện được nhà sản xuất gắn trên mạch điện tử để mạch hoạt động. SMT là công nghệ, trong khi SMD là các bộ phận phù hợp với bảng mạch trần. Các thành phần cơ bản phải tìm đường đến bảng bằng quy trình SMT. Hầu hết, các nhà sản xuất sẵn sàng sử dụng máy móc cạnh tranh để gắn và hàn SMD trên một bảng mạch trần. 

Trong giai đoạn đầu, việc đặt các thiết bị gắn trên bề mặt chủ yếu được thực hiện bằng tay. Tuy nhiên, với công nghệ được cải tiến, máy chọn và đặt đã đảm nhận vai trò này. Những chiếc máy này hoàn hảo để chọn và đặt tất cả các bộ phận trên bảng mạch. Họ thực hiện công việc nhanh hơn và hiệu quả hơn nhiều so với việc chọn và đặt các thành phần theo cách thủ công. 

5. Các thành phần SMT chung 

Có rất nhiều thành phần thiết bị gắn kết bề mặt. Tất cả các thiết bị này hoạt động đồng bộ để tạo thành một mạch hoạt động. Một số thành phần SMD phổ biến nhất mà bạn có trên bo mạch bao gồm:

Thành phần thụ động: SMD thụ động 

Hầu hết các thành phần thụ động bao gồm điện cảm, điện dung và thiết bị tổng hợp. Trên bảng mạch, các thành phần SMD thụ động chủ yếu có hình trụ và hình chữ nhật. Khối lượng của các bộ phận này cũng thấp hơn mười lần so với các bộ phận xuyên lỗ. 

Bóng bán dẫn và điện trở 

Các bóng bán dẫn và điện trở cũng là các thành phần SMD tiêu chuẩn. Nếu bạn quan sát xung quanh, bạn sẽ không bỏ lỡ các điện trở và bóng bán dẫn trên PCB. Điện trở phân chia điện áp, giảm dòng điện và điều chỉnh mức tín hiệu. Ngoài điện trở, bạn cũng sẽ tìm thấy các bóng bán dẫn trên PCB. Các bóng bán dẫn khuếch đại và chuyển đổi công suất điện tử và tín hiệu điện tử trên một bảng mạch in. Một bóng bán dẫn có thể hoạt động như một công tắc và một bộ khuếch đại cùng một lúc. Thời điểm không có dòng điện đến đế, thì dòng điện nhỏ sẽ chạy giữa bộ phát và bộ thu. 

Diode

Bạn sẽ luôn tìm thấy diode trên bảng mạch in. Nhưng các chức năng của điốt là gì? Điốt là thiết bị hai đầu cho phép dòng điện lưu thông, nhưng chỉ theo một hướng. Chúng chủ yếu chuyển đổi Dòng điện xoay chiều (AC) thành Dòng điện một chiều (DC).

Mạch tích hợp  

Các mạch tích hợp là các chip logic đơn giản. Nếu không có mạch tích hợp, bo mạch sẽ không hoạt động vì chúng giúp truyền tín hiệu và giảm nhiệt độ bo mạch. 

6. Ứng dụng công nghệ SMT

Công nghệ gắn kết bề mặt được sử dụng rất nhiều trong sản xuất gần như tất cả các vi mạch điện tử ngày nay. Công nghệ Surface Mount có thể sử dụng để gắn hầu hết các thành phần điện trên PCB. 

Công nghệ này đóng gói nhiều linh kiện điện tử hơn vào không gian nhỏ hơn trên PCB. SMT là một công nghệ sẽ tiếp tục phát triển trong những năm tới vì nó sẽ không sớm kết thúc. Nếu bạn là một nhà lắp ráp bảng mạch in, thì cách tốt nhất là sử dụng công nghệ này. Mặc dù nó có thể khiến bạn tốn nhiều tiền hơn, nhưng SMT là một trong những công nghệ tốt nhất để sử dụng.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *