Mọi người ơi,
Việc hàn đồng với đồng bằng chất hàn gốc thiếc, chẳng hạn như chất hàn eutectic thiếc-chì hoặc chất hàn không chì thông dụng như SAC305, chỉ cần chất hàn lỏng và đồng là đủ để tạo ra liên kết kim loại hỗn hợp thiếc-đồng. Sự đơn giản này, dù có một điểm cần lưu ý nhỏ, đã được một số đồng nghiệp tại Speedline Technologies. Họ đã lấy một bảng mạch in (PWB) có các linh kiện lỗ xuyên được lắp đặt và đưa nó qua máy hàn sóng mà không sử dụng bất kỳ chất trợ hàn nào. Kết quả thật hài hước. Bảng mạch in nặng khoảng 10 pound vì có những khối hàn khổng lồ treo lủng lẳng trên đó. Các oxit hình thành trên đồng đã gây ra tình trạng lộn xộn này. Bằng cách chạy bảng mạch qua máy một lần nữa với lớp khí nitơ bao phủ, họ đã tạo ra một bảng mạch hàn sóng đẹp mắt, sẵn sàng để xuất xưởng. Vì vậy, trên thực tế, ngoài chất hàn và đồng, cần có chất trợ hàn hoặc nitơ, tốt nhất là cả hai, để hàn sóng thành công; tuy nhiên, quy trình này vẫn tương đối đơn giản.
Thật đáng thương cho các nhà khoa học chuyên về hàn vào cuối thập niên 1970 và đầu thập niên 1980. Công nghệ SMT lúc bấy giờ còn đang trong giai đoạn hình thành và thị trường đang có nhu cầu mua bột hàn; tuy nhiên, kinh nghiệm duy nhất mà nhiều nhà khoa học này có được lại chỉ giới hạn ở phương pháp hàn sóng. Trong phương pháp hàn sóng, nhiệm vụ chính của chất trợ hàn là loại bỏ các oxit khỏi các điểm tiếp xúc trên bảng mạch in (PWB) và các linh kiện. Lúc này, chất hàn ở trạng thái nóng chảy nên quá trình oxy hóa của nó không phải là vấn đề chính.Trong quá trình hàn, chất hàn chỉ tiếp xúc với bảng mạch trong vài giây và bảng mạch chỉ phải chịu nhiệt độ cao trong khoảng thời gian ngắn ngủi này.
Tôi nghĩ rằng một số loại bột hàn ban đầu có thành phần là bột hàn kết hợp với chất trợ hàn tương tự như những loại được sử dụng trong hàn sóng. Nếu đúng như vậy, chúng có lẽ không mang lại hiệu quả cao. Hãy xem xét những khác biệt đáng kể mà bột hàn phải trải qua so với hàn trong quy trình hàn sóng. Chất “chất trợ hàn” trong bột hàn không chỉ phải loại bỏ các oxit khỏi các điểm tiếp xúc trên bảng mạch in (PWB), chân linh kiện và các hạt hàn, mà còn phải bảo vệ tất cả các bề mặt này khỏi quá trình oxy hóa lại trong vài phút khi ở trong lò nung lại. Để đạt được sự bảo vệ này, chất “chất trợ hàn” phải chứa các vật liệu hoạt động như một rào cản oxy. Các vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong bột hàn không cần làm sạch là nhựa thông/nhựa tổng hợp. Nhựa thông, hoặc nhựa tổng hợp (là nhựa thông đã được biến tính hoặc tổng hợp), thường là các hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử trung bình đến cao, chứa 80-90% axit abietic. Chúng thường được tìm thấy trong các loài cây lá kim. Nhựa thông/nhựa tổng hợp có tính dính tự nhiên và cung cấp một số hoạt tính chất trợ hàn cũng như khả năng chống oxy hóa trong quá trình nung lại.
Lý do tôi dùng từ “chất trợ hàn” trong đoạn trên là vì thứ mà hầu hết mọi người gọi là chất trợ hàn trong bột hàn thực chất là một hỗn hợp phức tạp của các vật liệu. Những “chất trợ hàn” này sẽ bao gồm:
- Nhựa thông/nhựa: dùng để tạo lớp ngăn oxy và có tác dụng làm chất trợ chảy
- Phụ gia lưu biến: nhằm mang lại các đặc tính in ấn tối ưu, ví dụ như khả năng phản ứng tốt khi tạm dừng, hiệu suất chuyển mực cao, khả năng chống chảy xệ xuất sắc, độ bám dính tốt, v.v.
- Dung môi: để hòa tan các chất khác
- Chất kích hoạt: có tác dụng chính là loại bỏ oxit
Hình. Hỗn hợp hàn là một trong những vật liệu được thiết kế kỹ thuật cao nhất.Các loại bột hàn hiện đại phải có khả năng ngăn chặn oxy tốt. Trong hầu hết các quy trình hàn nóng chảy, bột hàn phải chịu nhiệt độ trên 150ºC trong thời gian hơn vài phút. Trong khoảng thời gian này, cần có lớp ngăn chặn oxy để bảo vệ cả các hạt hàn lẫn bề mặt của các điểm tiếp xúc và chân hàn.
Một ví dụ phổ biến về lớp ngăn hàn không đủ hiệu quả là khuyết tật “graping” hoặc khuyết tật tương tự là “head-in-pillow”. Nếu bạn đang gặp phải một trong những khuyết tật này, việc sử dụng bột hàn có tính năng ngăn oxy tốt hơn chắc chắn sẽ giúp giải quyết vấn đề.
Trước khi nung lại, bột hàn phải được in đều, có khả năng phản ứng tốt khi tạm dừng, không bị loãng khi cắt, chống hiện tượng chảy xệ khi lạnh và có độ bám dính tốt để giữ cố định các linh kiện sau khi lắp đặt. Trong quá trình nung lại, ngoài thách thức về lớp ngăn oxy, bột hàn không được xuất hiện hiện tượng chảy xệ khi nóng, nên “Tránh khoảng trốngTM,” không gây ra khuyết tật “đầu gối lên gối” (HIP), tương thích với tất cả các loại bề mặt miếng đệm PWP thông dụng, và tạo ra các mối hàn đáng tin cậy trong các điều kiện thử nghiệm như chu kỳ nhiệt, va đập và rung động. Phù! Thật là một thách thức phức tạp.
Do đó, tôi cho rằng bột hàn là một ứng cử viên sáng giá cho danh hiệu vật liệu được thiết kế kỹ thuật tinh vi nhất trên thế giới… và nó chắc chắn KHÔNG phải là một mặt hàng thông thường.
Chúc mừng,
Tiến sĩ Ron
