Kiến thức cơ bản
Vật liệu hàn mạch Quy trình hàn mạch Thiết bị hàn mạch
HÀN MẠCH ĐIỆN TỬ
LỜI MỞ ĐẦU
I. Hàn mạch là gì? 03
Để trở thành một kỹ sư điện tử, việc hiểu biết các kiến thức liên quan đến
mạch điện tử đặc biệt là công đoạn lắp ráp – hàn mạch là một yếu tố không
thể thiếu. Ở giảng đường đại học, các kiến thức này cũng đã được giảng dạy
tuy nhiên thiếu tính cập nhật. E-book này sẽ mang đến cho kỹ sư điện tử
những kiến thức cập nhật và cơ bản nhất trong công đoạn hàn mạch điện tử
bằng các công nghệ mới nhất. Khi các nhà sản xuất thiết bị điện tử hoặc các
công ty OEM thực hiện công đoạn lắp ráp hàng trăm, hàng nghìn mạch PCB
mỗi ngày, việc sử dụng các công nghệ sản xuất hàng loạt như SMT trong dây
chuyền reflow và hàn song wave soldering là không thể tránh khỏi, thay vì để
công nhân ngồi hàn tay từng mạch.
Hiểu được các loại vật liệu sử dụng và quy trình hàn mạch hiện đại sẽ giúp
bạn trở thành một kỹ sư điện tử, thiết kế xuất sắc, giải quyết được các vấn đề
từ gốc trong các trường hợp khẩn cấp.
II. Các phương diện của hàn mạch
1. Vật liệu hàn mạch
2. Quy trình hàn mạch và thiết bị
3. Lựa chọn vật liệu hàn phù hợp
04
04
07
11
I. HÀN MẠCH LÀ GÌ?
Hàn là một quy trình kết nối hai vật liệu
bằng kim loại với nhau bằng việc làm
nóng chảy một vật liệu khác – vật liệu
hàn. Quy trình hàn mạch khác với một
quy trình khác cũng được gọi là hàn
(weld) mà không sử dụng vật liệu thứ 3,
trực tiếp làm nóng chảy bề mặt một
trong hai hoặc cả hai kim loại để nối
chúng lại nhưng vẫn giữ đúng hình dạng
ban đầu, không biến đổi quá nhiều.
Không giống với hàn kim loại (weld), hàn mạch không làm nóng chảy bề mặt hàn
Trong phương pháp hàn cứng (braze), phần bề mặt kim loại mặc dù cũng không bị
nóng chảy nhưng vật liệu lại nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với hàn mạch.
Đối với bảng mạch in điện tử (PCB), hàn
được sử dụng để lắp ráp các linh kiện
điện tử lên bề mặt, đảm bảo tính chắc
chắn vật lý và khả năng dẫn điện/ tin hiệu
giữa chân của các linh kiện với vị trí được
đánh dấu trên PCB. Để đạt được những
quy chuẩn này, việc lựa chọn loại vật liệu
có hợp chất kim loại phù hợp là quan
trọng.
Sau khi sử dụng vật liệu hàn để lắp ráp,
để bảo vệ được mối hàn khỏi hiện tượng
oxi hóa, khu vực xung quanh mối hàn đó
sẽ được bảo vệ bằng cách nhúng xuống
một bể hàn với không khí nóng hoặc
được mạ một lớp niken hoặc palladium
lên phía trên.
Bên cạnh đó, trước khi bắt đầu hàn
mạch, bề mặt của bảng mạch cũng sẽ
được làm sạch trước để loại bỏ vết bẩn,
vết oxi hóa bằng chất trợ hàn (flux) giúp
vật liệu hàn sau đó dễ bám và thẩm thấu
lại trên bề mặt hơn.
Để có thể nắm được quy trình hàn mạch
điện tử PCB, cần tìm hiểu trên các
phương diện:
Vật liệu hàn mạch
Quy trình hàn mạch
Thiết bị hàn mạch
Chú ý:
W. www.prostech.vn -3
II. CÁC PHƯƠNG DIỆN CỦA HÀN MẠCH
Trong quy trình lắp ráp PCB, loại hợp kim
được sử dụng phổ biến nhất là sự kết hợp
của Thiếc (Sn) và Chì (Pb) với tỷ lệ 63/37,
nóng chảy ở nhiệt độ 183 °C (361 °F),
thường được ký hiệu: Sn63 - Pb37.
Tuy nhiên, khi nhu cầu về một mối hàn
chắc chắn hơn để đảm bảo về sự kết dính
về mặt cơ khí và điện (khả năng dẫn điện,
kháng lực kéo, và hàn linh kiện nhỏ) và
nhân.
Đó là nguyên nhân chính dẫn đến sự ra
đời của vật liệu hàn không chì. Thời kỳ
đầu, việc loại bỏ chì và thay bằng kim loại
khác khiến nhiệt độ nóng chảy của hợp
kim lên đến 250 °C (482 °F), gây khó khăn
cho sản xuất. Tuy nhiên, hiện nay cùng
với sự phát triển của công nghệ, các vật
liệu hàn không chì đã được cải tiến với
nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, thấp hơn
cả so với hợp kim chì có thể kể đến như
Sn65-Bi58 (ở 139°C) hoặc Sn-57.6Bi-0.4Ag
tuổi thọ của thiết bị, bạc (Ag) đã được sử dụng như một thành phần mới, tuy chỉ chiếm
một lượng bé nhưng quan trọng. Một số các hợp kim chứa bạc thường gặp có thể kể
đến như: Sn62-Ag2.0-Pb36; Sn-0.4 Ag-36.8Pb; Sn-3.0 Ag-0.5 Sb-34.5Pb; …
Ngày nay, vật liệu hàn mạch có ở nhiều dạng và hình thành bằng nhiều hỗn hợp kim loại
tùy vào ứng dụng, yêu cầu kỹ thuật. Về cơ bản, chúng được phân chia dựa trên thành
phần hợp kim và dạng chất.
1. Vật liệu hàn mạch
1.1. Hợp kim
a. Silver solder
b. Vật liệu hàn không chì
W. www.prostech.vn -4
Vì lý do môi trường (và việc thi hành quy
định về giới hạn một số kim loại nặng gây
hại cho môi trường trong sản phẩm điện
tử - RoHS), vật liệu hàn cũng dần dần loại
bỏ chì Pb ra khỏi thành phần của mình.
Những ảnh hưởng tiêu cực của vật liệu
hàn chứa chì có thể kể đến như:
Lượng chì có trong thiết bị điện tử rất
bé – khó tái sử dụng – tăng độc hại cho
môi trường.
Trong nhà máy sản xuất, áp suất hơi
của Pb cao hơn nhiều so với kim loại
khác, tạo khí độc ảnh hưởng đến công
Dây hàn là một loại vật liệu hàn rộng rãi,
chủ yếu trong dân dụng hoặc sửa chữa
mối hàn hỏng trên bảng mạch. Vì được
sử dụng nhiều nên nhiều khi có sự đánh
đồng giữa dây hàn và thiếc hàn. Không
phải các loại dây hàn đều giống nhau, nó
khác nhau từ cấu tạo đến kích thước phù
hợp với từng ứng dụng.
Thường thì dây hàn có nhiệt độ nóng
chảy thấp nên có thể dễ dàng sử dụng
bằng máy hàn xung hoặc trạm hàn bằng
tay. Một số loại dây hàn có lõi là chất trợ
hàn (flux) giúp làm sạch bề mặt và đảm
Căn cứ theo hình thức của vật liệu hàn, có thể chia thành các loại chính được sử dụng
rộng rãi như sau:
1.2. Dạng vật liệu hàn
a. Dây hàn
Thanh hàn là loại vật liệu như cái tên của nó, được đúc thành các thanh, thỏi kim loại dài
và nặng. Thanh hàn thường được làm nóng chảy trong các bể hàn và tiếp đó sử dụng
cho quy trình hàn sóng – lắp ráp bảng mạch với số lượng lớn.
b. Thanh (thiếc) hàn
- 5W. www.prostech.vn
bảo độ bám dính của hợp kim trên bề mặt hàn.