Bắt đầu xuất hiện từ những năm 1960, SMT đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ qua các thập kỷ, song song với sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị điện tử ngày càng nhỏ gọn và phức tạp,công nghệ dán bề mặt SMT cũng dần chiếm lĩnh vai trò chủ đạo trong lắp ráp điện tử, giúp tối ưu hóa không gian và hiệu suất của bảng mạch in (PCB).
Điểm khác biệt chính của SMT so với các công nghệ trước đây là khả năng gắn kết các linh kiện trực tiếp lên bề mặt của PCB thay vì thông qua các lỗ khoan, giúp giảm kích thước và trọng lượng của thiết bị, đồng thời nâng cao hiệu suất điện tử và khả năng tự động hóa trong quá trình sản xuất.
♥ Bài viết liên quan ♥
Để biết cụ thể hơn về SMT, hãy cùng SKV tìm hiểu qua bài viết dưới đây!
Công nghệ SMT là gì?
SMT là viết tắt của Surface Mount Technology, hay còn gọi là Công nghệ dán bề mặt, là một phương pháp lắp ráp các linh kiện điện tử lên bảng mạch in (Printed Circuit Board – PCB) bằng cách gắn trực tiếp các linh kiện lên bề mặt của bảng mạch, thay vì cắm chân linh kiện qua các lỗ khoan như trong công nghệ gắn xuyên lỗ (Through-Hole Technology – THT). Các linh kiện được sử dụng trong SMT được gọi là linh kiện dán bề mặt (Surface-Mount Devices – SMD).
Các cách phân loại công nghệ SMT
Công nghệ SMT có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, nhưng phổ biến nhất là dựa trên kích thước kiểu dáng của linh kiện, phương pháp hàn và quy trình sản xuất.
Phân loại theo kích thước và kiểu dáng linh kiện:
- SMD (Surface Mount Device): Đây là loại linh kiện SMT phổ biến nhất, có kích thước nhỏ gọn và được gắn trực tiếp lên bề mặt PCB. SMD bao gồm các loại linh kiện như tụ điện, điện trở, IC, và chip.
- BGA (Ball Grid Array): BGA là loại linh kiện SMT có nhiều chân kết nối được bố trí dưới dạng lưới bóng nhỏ. BGA thường được sử dụng cho các IC có nhiều chân kết nối.
- LGA (Land Grid Array): LGA là loại linh kiện SMT tương tự như BGA, nhưng thay vì sử dụng các chân kết nối dạng bóng, LGA sử dụng các mảng tiếp xúc phẳng. LGA thường được sử dụng cho các IC có kích thước lớn.
- Flip Chip: Flip chip là loại linh kiện SMT được gắn trực tiếp lên bề mặt PCB bằng keo dán, với mặt chip hướng xuống dưới. Flip chip thường được sử dụng cho các IC có hiệu suất cao.
Phân loại theo quy trình sản xuất:
- SMT thủ công: Sản xuất thủ công sử dụng lao động thủ công để thực hiện các bước trong quy trình SMT. Phương pháp này thường được sử dụng cho sản xuất số lượng ít hoặc sản xuất các thiết bị điện tử phức tạp.
- SMT bán tự động: Sản xuất bán tự động sử dụng kết hợp giữa lao động thủ công và máy móc tự động trong quy trình SMT. Phương pháp này thường được sử dụng cho sản xuất số lượng vừa phải.
- SMT tự động: Sản xuất tự động sử dụng máy móc tự động để thực hiện hầu hết các bước trong quy trình SMT. Phương pháp này thường được sử dụng cho sản xuất số lượng lớn.
Phân loại theo phương pháp hàn:
- Hàn reflow: Đây là phương pháp hàn phổ biến nhất trong sản xuất SMT, sử dụng lò nướng reflow để nung nóng PCB và làm chảy kem hàn.
- Hàn sóng: Hàn sóng sử dụng sóng âm thanh để tạo ra các gợn sóng trên bề mặt kem hàn, giúp loại bỏ các bọt khí và cải thiện chất lượng mối hàn. Phương pháp này thường được sử dụng cho các linh kiện có kích thước lớn hoặc phức tạp.
- Hàn chọn lọc: Hàn chọn lọc sử dụng đầu hàn để làm nóng và nung chảy kem hàn tại các vị trí cụ thể trên PCB. Phương pháp này thường được sử dụng cho các linh kiện nhạy cảm với nhiệt độ hoặc các linh kiện có kích thước nhỏ.
Ưu và nhược điểm của công nghệ SMT
Ưu điểm:
SMT đóng vai trò vô cùng quan trọng và mang lại nhiều ý nghĩa đáng kể trong ngành công nghiệp điện tử hiện đại. Điển hình như:
- Tối ưu hóa không gian và thiết kế: Linh kiện SMT thường có kích thước nhỏ hơn so với các linh kiện qua lỗ THT, giúp giảm diện tích sử dụng trên bảng mạch in (PCB). Điều này cho phép tích hợp nhiều chức năng hơn trong một thiết bị nhỏ gọn. SMT cho phép thiết kế các PCB phức tạp với nhiều lớp, tăng khả năng kết nối và tích hợp các linh kiện trên cả hai mặt của bảng mạch.
- Tăng hiệu suất sản xuất: Quy trình SMT có thể được tự động hóa hoàn toàn bằng các máy móc hiện đại như máy in kem hàn, máy gắn linh kiện tự động (pick-and-place machines) và lò hàn hồi nhiệt (reflow ovens). Điều này giúp tăng tốc độ sản xuất và giảm thiểu sai sót do con người gây ra. Nhờ khả năng tự động hóa, SMT giúp tăng năng suất sản xuất, cho phép sản xuất hàng loạt các sản phẩm điện tử với tốc độ cao và chi phí thấp hơn.
- Cải thiện chất lượng và độ tin cậy: Các kết nối hàn của SMT thường ngắn và trực tiếp hơn, giúp giảm nhiễu điện và tăng hiệu suất điện của thiết bị. Hàn hồi nhiệt (reflow soldering) tạo ra các kết nối hàn bền chắc và ổn định, giảm nguy cơ hỏng hóc do rung động hoặc thay đổi nhiệt độ.
- Đáp ứng yêu cầu của thiết bị hiện đại: Các thiết bị điện tử hiện đại như điện thoại di động, máy tính bảng, laptop và các thiết bị đeo thông minh đều yêu cầu các linh kiện nhỏ gọn và hiệu quả. SMT là công nghệ chủ đạo đáp ứng những yêu cầu này. SMT cho phép tích hợp nhiều chức năng khác nhau trên một PCB, giúp phát triển các sản phẩm điện tử đa chức năng và phức tạp.
- Thúc đẩy sự đổi mới và phát triển công nghệ: SMT cho phép các nhà sản xuất nhanh chóng thử nghiệm và đưa ra các cải tiến mới trong thiết kế sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường một cách nhanh chóng và hiệu quả. Đồng thời, nó cũng thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ mới như vi điện tử (microelectronics) và các thiết bị nano (nanotechnology), mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng tiên tiến.
- Thân thiện với môi trường: Với SMT, lượng vật liệu thừa (như chân linh kiện) được giảm thiểu, góp phần giảm lượng rác thải điện tử. Quy trình sản xuất SMT hiệu quả hơn về mặt năng lượng so với các công nghệ truyền thống.
Điểm hạn chế của công nghệ SMT
Mặc dù là 1 trong những công nghệ tiên tiến, mang lại nhiều lợi ích và giá trị cho ngành công nghiệp điện tử, tuy nhiên SMT cũng có những điểm hạn chế nhất định như:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao: Một trong những điểm hạn chế chính của công nghệ SMT là chi phí đầu tư ban đầu cao. Các máy móc cần thiết như máy in kem hàn, máy gắn linh kiện tự động và lò hàn hồi nhiệt đều có chi phí cao. Bên cạnh đó, việc thiết lập và duy trì hệ thống sản xuất SMT cũng đòi hỏi chi phí đáng kể, điều này có thể gây khó khăn cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc mới bắt đầu.
- Khó sửa chữa và thay thế linh kiện: Linh kiện SMT có kích thước nhỏ và được gắn chặt vào bề mặt PCB, làm cho việc sửa chữa và thay thế linh kiện hỏng hóc trở nên phức tạp. Quá trình sửa chữa đòi hỏi kỹ năng cao và thiết bị chuyên dụng để có thể thao tác chính xác trên các linh kiện nhỏ này. Hơn nữa, khả năng tái sử dụng linh kiện sau khi hàn hồi nhiệt là rất thấp, làm tăng chi phí sửa chữa và bảo trì sản phẩm.
- Yêu cầu kỹ thuật cao: SMT đòi hỏi độ chính xác cao trong mọi bước của quy trình sản xuất, từ việc in kem hàn, đặt linh kiện đến quá trình hàn. Các sai sót nhỏ có thể dẫn đến lỗi nghiêm trọng trong sản phẩm cuối cùng. Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, cần phải có hệ thống kiểm tra và bảo trì hiện đại, cùng với đội ngũ kỹ thuật viên có trình độ chuyên môn cao, điều này làm tăng chi phí và phức tạp hóa quy trình sản xuất.
- Yêu cầu về môi trường sản xuất: Quy trình SMT đòi hỏi môi trường sản xuất phải rất sạch để tránh bụi và tạp chất ảnh hưởng đến chất lượng hàn. Điều này đòi hỏi các cơ sở sản xuất phải đầu tư vào hệ thống kiểm soát môi trường, làm tăng chi phí vận hành. Môi trường sản xuất không đạt tiêu chuẩn có thể dẫn đến các vấn đề về chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm cuối cùng, làm giảm hiệu suất và uy tín của nhà sản xuất.
Quy trình chung của công nghệ SMT
Quy trình chung của công nghệ dán bề mặt (SMT) bao gồm bốn bước chính:
Quét hợp kim hàn:
Kem hàn của công nghệ này có dạng bột nhão, độ bám dính cao, thành phần sẽ thay đổi tùy vào công nghệ và đối tượng hàn. Kem hàn sẽ được quét qua lỗ của một mặt nạ làm bằng kim loại (metal mask hoặc stencil) được đặt trên PCB để hạn chế việc dính vào nơi không mong muốn. Bước tiếp theo là chuyển sang công đoạn gắn linh kiện.
Gắn chíp, gắn IC:
Máy tự động tháo linh kiện từ băng chuyền hoặc khay và sau đó được đặt vào vị trí tương ứng đã được quét kem hàn. PCB được lật mặt và quá trình gắn lặp lại ngay sau khi kem hàn được sấy khô. Đặc biệt hơn, công nghệ SMT mới còn cho phép gắn linh kiện cùng lúc cả hai mặt.
Gia nhiệt – làm mát:
Tại lò sấy, PCB đi qua các khu vực trong lò với nhiệt độ tăng dần để linh kiện có thể thích ứng với sự thay đổi nhiệt độ. Kem hàn nóng chảy và dán chặt linh kiện lên PCB khi nhiệt độ trong lò đủ lớn. Sau đó các linh kiện sẽ được dùng khí nén làm khô nhanh sau khi đã được rửa bằng một số hóa chất, dung môi và nước để làm sạch vật liệu hàn.
Kiểm tra và sửa lỗi:
Chúng ta có thể sử dụng các loại máy hiện đại như AOI (automated Optical Inspection) quang học hoặc X-ray ở bước 2 để kiểm tra lỗi. Các thiết bị này sẽ giúp chúng ta phát hiện các lỗi vị trí hay lỗi tiếp xúc của tất cả các linh kiện và kem hàn trên bề mặt của mạch in.
Ứng dụng công nghệ SMT
Công nghệ dán bề mặt SMT được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong ngành công nghiệp điện tử, tiêu biểu như:
- Sản xuất module LED: Module LED sử dụng SMT để gắn các chip LED nhỏ lên bảng mạch in, tạo ra nguồn sáng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. SMT giúp sản xuất Module LED với độ sáng cao, tuổi thọ dài và giá thành cạnh tranh.
- Sản xuất bảng mạch in linh hoạt (FPC): FPC sử dụng SMT để gắn các linh kiện điện tử lên lớp vật liệu mỏng và dẻo, tạo ra các bảng mạch in linh hoạt và có thể uốn cong. SMT giúp sản xuất FPC với độ mỏng nhẹ, dễ dàng tích hợp vào các thiết bị điện tử có thiết kế phức tạp.
- Sản xuất điện thoại thông minh: Hầu hết các linh kiện trong điện thoại thông minh hiện nay đều được sản xuất bằng công nghệ SMT, bao gồm chip xử lý, chip nhớ, tụ điện, điện trở, v.v.
Ngoài ra, SMT còn được ứng dụng để sản xuất hàng loạt thiết bị điện tử như:
- Máy tính xách tay: Laptop cũng sử dụng SMT để sản xuất các linh kiện như CPU, GPU, RAM, ổ cứng, v.v.
- Thiết bị giải trí: Máy tính bảng, tivi thông minh, máy nghe nhạc, v.v. đ
- Thiết bị mạng: Router, modem, switch mạng, v.v. đ
- Thiết bị y tế: Máy chụp X-quang, máy siêu âm, máy đo điện tim, v.v.
- Thiết bị công nghiệp: Robot, PLC, servo motor, biến tần, v.v.
Trên đây là toàn bộ thông tin cần biết về công nghệ dán bề mặt SMT, SKV hy vọng rằng qua bài viết sẽ giúp bạn đọc có những thông tin hữu ích khi tìm hiểu về công nghệ này.
Mọi thông tin chi tiết vui lòng liên hệ:
- Công ty CP PT ĐT TM & DV Hồ Gia (SKV Lighting)
- VPGD: Số 11 TT3.2 Khu đô thị Ao Sào, Phường Thịnh Liệt, Quận Hoàng Mai, Hà Nội
- Email: ceo@skv.lighting
- Hotline: 0968.240.789
- Fanpage: https://www.facebook.com/skvlighting
- Youtube: https://www.youtube.com/@skvlighting
- Tiktok: https://www.tiktok.com/@skvlingting
Tôi là Hồ Hải, hiện đang là Chuyên viên Kỹ thuật của SKV.Lighting. Với hơn 5 năm trong lĩnh vực nghiên cứu, thi công và lắp đặt màn hình LED, thiết bị sân khấu, tôi đã thực hiện thành công hơn 5000 dự án lớn nhỏ, thúc đẩy tăng trưởng doanh số của công ty. Tôi hy vọng với những kỹ năng và kinh nghiệm nhiều năm của mình, tôi sẽ mang tới những kiến thức bổ ích và những trải nghiệm tuyệt vời nhất dành cho khách hàng, đúng như phương châm của SKV Lighting “Uy tín – Cam Kết – Tận tâm”.
