Lỗi tombstoning (hay còn gọi là lỗi “bật đứng”) là một vấn đề phổ biến trong ngành sản xuất mạch in (PCB). Đây là hiện tượng xảy ra khi một linh kiện nhỏ, thường là các linh kiện chip như tụ điện, điện trở hoặc diode SMD, bị dựng đứng lên trên PCB thay vì nằm phẳng sau khi hàn. Điều này không chỉ làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn làm tăng chi phí sửa chữa và sản xuất.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về hiện tượng tombstoning, nguyên nhân gây ra lỗi và các giải pháp khắc phục hiệu quả.
Hiện Tượng Tombstoning Là Gì?
Tombstoning là hiện tượng mà một đầu của linh kiện nhỏ được kéo lên khỏi bề mặt PCB trong quá trình hàn. Linh kiện có thể bị dựng đứng hoàn toàn hoặc chỉ nhấc lên một phần, dẫn đến việc kết nối không hoàn chỉnh với mạch điện. Hiện tượng này thường xảy ra trong hai loại hàn phổ biến là hàn sóng (wave soldering) và hàn đối lưu (reflow soldering).
Nguyên Nhân Gây Lỗi Tombstoning
- Sự Chênh Lệch Nhiệt Độ Giữa Hai Đầu Linh Kiện. Trong quá trình hàn đối lưu, nếu hai đầu linh kiện nhận nhiệt không đều, đầu được nung nóng trước sẽ làm chảy hợp kim hàn nhanh hơn. Lực căng bề mặt tại đầu này có thể kéo linh kiện dựng đứng.
- Lượng Paste Hàn Không Đồng Đều. Khi lượng paste hàn tại hai đầu linh kiện không cân bằng, lực bề mặt của hợp kim hàn sẽ bị lệch, dẫn đến hiện tượng tombstoning.
- Sai Lệch Trong Thiết Kế PCB Nếu thiết kế pad (bề mặt tiếp xúc của linh kiện với mạch in) không đối xứng hoặc khoảng cách giữa hai pad quá lớn, sự tiếp xúc giữa linh kiện và bề mặt PCB sẽ không đều, gây ra lỗi.
- Lỗi Trong Quá Trình In Paste Hàn. Quá trình in solder paste không chính xác, chẳng hạn như in lệch hoặc lượng paste không đồng đều, là một trong những nguyên nhân chính.
- Kích Thước Linh Kiện Quá Nhỏ. Các linh kiện nhỏ như 0201 hoặc 01005 có trọng lượng nhẹ và dễ bị ảnh hưởng bởi lực căng bề mặt, làm chúng dễ bị kéo lên hơn.
Cách Khắc Phục Lỗi Tombstoning
- Điều Chỉnh Nhiệt Độ Hàn. Kiểm soát profile nhiệt trong lò đối lưu để đảm bảo nhiệt độ tăng đều ở cả hai đầu linh kiện, tránh sự chênh lệch nhiệt độ lớn.
- Tối Ưu Hóa Thiết Kế PCB. Cân nhắc thiết kế pad sao cho kích thước và khoảng cách giữa hai pad phù hợp với kích thước linh kiện. Điều này giúp cải thiện sự cân bằng trong quá trình hàn.
- Kiểm Soát In Paste Hàn. Sử dụng stencil chất lượng cao để đảm bảo paste hàn được in đều đặn và chính xác. Thường xuyên kiểm tra độ dày của paste hàn.
- Kiểm Soát Quy Trình Sản Xuất. Điều chỉnh tốc độ băng chuyền và thời gian trong lò đối lưu sao cho phù hợp với loại linh kiện và solder paste được sử dụng.
- Sử Dụng Linh Kiện và Paste Hàn Chất Lượng. Chọn linh kiện từ các nhà cung cấp uy tín và sử dụng solder paste có tính chất phù hợp, chẳng hạn như độ ẩm thấp và khả năng chảy đều.
Tầm Quan Trọng Của Việc Ngăn Ngừa Lỗi Tombstoning
Việc ngăn ngừa lỗi tombstoning không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu thời gian và chi phí sửa chữa trong sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi sự chính xác cao như điện tử y tế, viễn thông, và hàng không vũ trụ. Bằng cách áp dụng các biện pháp kiểm soát quy trình và tối ưu hóa thiết kế, các nhà sản xuất có thể giảm đáng kể nguy cơ xảy ra lỗi tombstoning, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm.
