Công nghệ

Bạn có biết gì về quy trình SMT trong nhà máy sản xuất điện tử không?

Written by lbtmicr06

Có. Và nếu bạn đang muốn tìm hiểu để làm việc trong nhà máy điện tử/R&D/Product Engineering/SMT, thì đây là một mảng rất đáng học vì SMT không chỉ là “gắn linh kiện lên PCB”, mà là một dây chuyền sản xuất được kiểm soát rất chặt từ PCB trống → PCB đã hàn → kiểm tra → sửa lỗi → xuất sang công đoạn tiếp theo.

Image

Image

Image

Image

Image

1. SMT là gì?

SMT = Surface Mount Technology — công nghệ gắn linh kiện điện tử lên bề mặt PCB.

Ví dụ một bo mạch như bo điều khiển điều hòa, TV, bếp từ, máy giặt, thiết bị IoT… có thể chứa:

  • Resistor: R
  • Capacitor: C
  • Diode: D
  • IC
  • Transistor/MOSFET
  • LED
  • Connector
  • Sensor
  • Module RF
  • MCU như STM32, ESP32…

Trong dây chuyền SMT, phần lớn các linh kiện này được máy móc tự động lấy và đặt lên PCB với tốc độ rất cao.


2. Một dây chuyền SMT điển hình

Có thể hình dung:

PCB trống

↓

SPI → Printing → Pick & Place → Reflow → AOI → X-Ray (nếu cần) → Test → Repair → OK

Cụ thể:

Bước 1 — PCB Loading

PCB được đưa vào dây chuyền bằng loader.

PCB lúc này thường chưa có linh kiện.


Bước 2 — Solder Paste Printing

Đây là một trong những công đoạn cực kỳ quan trọng.

Máy solder paste printer dùng một stencil để in kem hàn lên các pad của PCB.

Ví dụ:

Stencil
   ↓
 ┌───────────────┐
 │   ● ● ● ●     │
 │   ● ● ● ●     │
 └───────────────┘
        ↓
PCB  ─────────────
     pads + solder paste

Kem hàn thường gồm:

Flux + solder alloy

Ví dụ SAC305:

Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5


3. SPI — kiểm tra kem hàn

Sau khi in kem hàn, PCB thường đi qua:

SPI = Solder Paste Inspection

Máy sẽ kiểm tra:

  • Có kem hàn hay không
  • Chiều cao
  • Thể tích
  • Diện tích
  • Vị trí
  • Offset
  • Bridging
  • Thiếu kem
  • Thừa kem

Ví dụ:

Pad đúng:

████████

Thiếu kem:

███

Lệch:

    █████

Đây là công đoạn rất quan trọng bởi vì rất nhiều lỗi SMT bắt nguồn từ printing.


4. Pick & Place

Đây là công đoạn mà bạn thường thấy khi xem dây chuyền SMT.

Máy pick-and-place sẽ:

Feed linh kiện → hút linh kiện → xác định vị trí → xoay → đặt xuống PCB

Ví dụ:

Feeder
  ↓
[R][C][IC][LED]
  ↓
   ↓
 Nozzle
   ↓
 ┌───────────────┐
 │ PCB           │
 │ R C IC LED    │
 └───────────────┘

Các máy hiện đại có thể đặt hàng chục nghìn linh kiện/giờ.


5. Reflow Oven

Sau khi linh kiện đã được đặt lên kem hàn, PCB đi vào:

Reflow soldering oven

Đây là nơi kem hàn được nung nóng để tạo mối hàn.

Một profile reflow điển hình có:

Temperature
   ↑
250│                 ┌───────
   │              ┌──┘
217│             /
   │           /
150│        ──
   │      /
   │_____/________________→ Time
       Preheat
          Soak
             Reflow
                   Cooling

Các vùng chính:

Preheat

Tăng nhiệt từ từ.

Soak

Ổn định nhiệt độ và kích hoạt flux.

Reflow

Nhiệt độ vượt liquidus → solder nóng chảy.

Cooling

Làm nguội tạo mối hàn.

Ví dụ với solder SAC305, nhiệt độ đỉnh thường khoảng 235–250°C, tùy loại paste, linh kiện và yêu cầu của nhà sản xuất.


6. AOI

Sau reflow, PCB đi qua:

AOI = Automated Optical Inspection

Camera + hệ thống xử lý ảnh sẽ kiểm tra:

  • Missing component
  • Wrong component
  • Component shift
  • Tombstone
  • Solder bridge
  • Solder joint
  • Polarity
  • Open solder
  • Short
  • Linh kiện dựng đứng

Ví dụ:

     ┌───────┐
     │  IC   │
─────┴───────┴───── PCB

Nếu IC bị lệch:

       ┌───────┐
       │  IC   │
───────┴───────┴── PCB
       ↑
     lệch

AOI sẽ phát hiện và đánh dấu NG.


7. X-Ray

Không phải PCB nào cũng bắt buộc X-Ray.

Nhưng với các linh kiện như:

  • BGA
  • QFN
  • LGA
  • Một số solder joint nằm dưới package

thì camera AOI không nhìn thấy trực tiếp mối hàn.

Khi đó có thể dùng:

X-Ray Inspection

Ví dụ:

BGA
● ● ● ● ●
● ● ● ● ●
● ● ● ● ●
     ↓
  X-Ray
     ↓
kiểm tra solder balls

Có thể phát hiện:

  • Void
  • Missing solder
  • Bridge
  • Open
  • Ball deformation

8. ICT / FCT

Sau SMT thường còn các công đoạn Electrical Test.

ICT — In-Circuit Test

Kiểm tra từng node/mạch trên PCB.

Có thể kiểm tra:

  • Resistance
  • Capacitance
  • Short
  • Open
  • Diode
  • Transistor
  • Voltage
  • Một số IC

FCT — Functional Circuit Test

Đây là kiểm tra PCB có hoạt động đúng chức năng hay không.

Ví dụ bo điều khiển máy giặt:

Power ON
   ↓
MCU boot
   ↓
Display
   ↓
Button
   ↓
Motor control
   ↓
Sensor
   ↓
Relay

Nếu tất cả hoạt động đúng → PASS.


9. Repair / Rework

Nếu AOI hoặc test phát hiện NG:

PCB
 ↓
AOI
 ↓
NG
 ↓
Repair
 ↓
Rework
 ↓
Inspection
 ↓
Test

Kỹ thuật viên có thể dùng:

  • Soldering iron
  • Hot air
  • Rework station
  • Microscope
  • BGA rework machine

để sửa.


10. Và đây mới là phần rất thú vị

Trong một nhà máy SMT chuyên nghiệp, người ta không chỉ hỏi:

“PCB này có lỗi không?”

Mà còn hỏi:

“Tại sao PCB lại lỗi?”

Ví dụ AOI phát hiện:

100 PCB có 15 PCB tombstone.

Kỹ sư phải truy ngược:

AOI
 ↓
Defect data
 ↓
Component
 ↓
PCB location
 ↓
Printer?
 ↓
Solder paste?
 ↓
Placement?
 ↓
Reflow profile?
 ↓
Machine parameter?
 ↓
Root Cause

Đây chính là công việc của các vị trí như:

  • SMT Engineer
  • Process Engineer
  • Manufacturing Engineer
  • NPI Engineer
  • Product Engineer
  • Quality Engineer
  • Test Engineer
  • R&D Engineer

11. SMT thực chất là một hệ thống khổng lồ

Nếu nhìn sâu hơn, một dây chuyền SMT có thể chia thành:

             SMT FACTORY
                  │
      ┌───────────┴───────────┐
      │                       │
   MATERIAL                 PROCESS
      │                       │
 Solder Paste             Printing
 Components               Placement
 PCB                      Reflow
      │                       │
      └───────────┬───────────┘
                  ↓
             INSPECTION
                  │
           ┌──────┴──────┐
           │             │
          SPI           AOI
           │             │
           └──────┬──────┘
                  ↓
                TEST
                  │
             ICT / FCT
                  │
          ┌───────┴───────┐
          │               │
         PASS             NG
          │               │
       Assembly         Repair
          │               │
          │          Re-inspection
          │               │
          └───────┬───────┘
                  ↓
              Finished PCB

Và phía trên toàn bộ dây chuyền còn có:

MES + ERP + Traceability + Barcode + SPC + Quality system

để quản lý sản xuất.


12. Nếu bạn muốn học SMT để đi làm, tôi khuyên học theo thứ tự này

Với nền tảng điện tử/MCU mà bạn đang tìm hiểu, tôi nghĩ bạn có thể học khá nhanh nếu đi theo hướng kỹ thuật sản xuất, thay vì chỉ học lý thuyết SMT.

Tôi có thể dẫn bạn học thành một “khóa SMT thực chiến” theo chuỗi:

Phần 1: Tổng quan nhà máy SMT
Phần 2: PCB, Gerber, BOM, Pick & Place
Phần 3: Solder Paste + Stencil
Phần 4: SPI và cách đọc báo cáo SPI
Phần 5: Máy Pick & Place và Feeder
Phần 6: Reflow Oven + Reflow Profile
Phần 7: AOI và các lỗi SMT thường gặp
Phần 8: X-Ray + BGA/QFN
Phần 9: ICT/FCT
Phần 10: Rework/Repair
Phần 11: 5M1E, SPC, CPK, GR&R, FPY, DPPM
Phần 12: Root Cause Analysis + 8D + Fishbone + 5 Why
Phần 13: NPI → Pilot Run → MP
Phần 14: Traceability + MES
Phần 15: Cách một SMT Engineer/Process Engineer xử lý một lỗi thực tế từ lúc AOI báo NG đến khi tìm ra nguyên nhân gốc.

Đặc biệt, phần SPI → Reflow → AOI → Defect → Root Cause → CPK/GR&R/FPY rất đáng học nếu mục tiêu của bạn là làm Product/R&D/Manufacturing Engineer trong nhà máy điện tử.

About the author

lbtmicr06

Leave a Comment