Việc đo độ nhớt kem hàn là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất điện tử, đặc biệt trong công nghệ dán bề mặt (SMT). Mục đích chính của việc này là để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của mối hàn, cũng như tối ưu hóa hiệu suất in và độ bền sản phẩm.
Dưới đây là các lý do cụ thể về vai trò của việc đo độ nhớt kem hàn:
1. Kiểm soát chất lượng và hiệu suất in
Độ đồng đều của mối hàn: Độ nhớt ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng kem hàn đi qua khuôn in (stencil) và phủ lên bảng mạch. Độ nhớt phù hợp giúp đảm bảo lượng kem hàn được phân phối đều trên mỗi điểm hàn, tạo ra các mối hàn đồng nhất.
Ngăn ngừa lỗi in:
Độ nhớt quá cao: Khi kem hàn quá đặc, nó có thể không điền đầy các lỗ hở trên khuôn in, dẫn đến các lỗi in thiếu, in không đồng đều hoặc bỏ sót điểm in.
Độ nhớt quá thấp: Khi kem hàn quá loãng, nó có thể bị chảy tràn ra ngoài khu vực cần hàn (sự sụp đổ), gây ra hiện tượng cầu hàn (bridging) giữa các chân linh kiện, dẫn đến đoản mạch.
2. Đảm bảo độ bền và tính ổn định của mối hàn
Độ chính xác của mối hàn: Trong quá trình nung nóng chảy (reflow), độ nhớt phù hợp giúp kem hàn giữ nguyên hình dạng và vị trí, ngăn ngừa tình trạng dịch chuyển hoặc văng ra ngoài. Điều này đảm bảo các linh kiện được hàn đúng chỗ và các mối hàn đạt chất lượng cao.
Giảm thiểu lỗi hàn: Kiểm soát độ nhớt giúp hạn chế các khuyết tật phổ biến trong quá trình hàn như hàn lạnh (cold joints) hoặc hàn thiếu, từ đó nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị điện tử.
3. Kiểm soát tuổi thọ và tình trạng kem hàn
Đánh giá sự suy giảm chất lượng: Độ nhớt kem hàn có thể tăng lên theo thời gian do các phản ứng hóa học giữa bột kim loại và chất trợ hàn, hoặc do dung môi bay hơi. Việc đo độ nhớt giúp nhận biết sự xuống cấp của kem hàn khi gần hết hạn sử dụng, cho phép nhà sản xuất có quyết định phù hợp về việc tiếp tục sử dụng hay loại bỏ.
Điều chỉnh quy trình sản xuất: Bằng cách theo dõi độ nhớt, các kỹ thuật viên có thể điều chỉnh các yếu tố quy trình như tốc độ in và áp lực gạt để đảm bảo hiệu suất tốt nhất, bất kể những thay đổi nhỏ về đặc tính của kem hàn.
4. Tối ưu hóa các thông số sản xuất
Tùy chỉnh cho từng sản phẩm: Tùy thuộc vào yêu cầu của từng loại bảng mạch và linh kiện, nhà sản xuất có thể cần một dải độ nhớt cụ thể để tối ưu hóa quá trình in và hàn. Việc đo lường giúp xác định dải độ nhớt phù hợp nhất cho từng ứng dụng.
Kiểm tra tính nhất quán: Đo độ nhớt thường xuyên giúp kiểm tra tính nhất quán của các lô kem hàn. Điều này đặc biệt quan trọng để đảm bảo quy trình sản xuất ổn định và đáng tin cậy trên quy mô lớn.
Nguyên lý hoạt động của máy đo độ nhớt kem hàn Malcom PCU-285 dựa trên phương pháp sử dụng cảm biến bơm xoắn ốc đồng trục. Phương pháp này được thiết kế đặc biệt để đo độ nhớt của các loại vật liệu có tính chất lưu biến phi Newton, chẳng hạn như kem hàn, với độ chính xác cao và có khả năng lặp lại.
Các thành phần chính và nguyên lý
Cảm biến xoắn ốc đồng trục:
Thiết bị sử dụng một cảm biến bao gồm một ống trụ bên ngoài và một ống trụ bên trong có hình dạng xoắn ốc.
Mẫu kem hàn được đặt vào khoảng không gian giữa hai ống trụ này.
Tác dụng của lực cắt (shear force):
Trong quá trình đo, một trong hai ống trụ sẽ quay, tạo ra một lực cắt tác dụng lên mẫu kem hàn.
Kem hàn là một chất lỏng phi Newton, có nghĩa là độ nhớt của nó thay đổi tùy thuộc vào lực cắt tác dụng lên nó. Quá trình này mô phỏng hành vi của kem hàn khi chịu lực trong quá trình in lưới (screen printing).
Đo mô-men xoắn (torque):
Máy đo sẽ đo mô-men xoắn cần thiết để duy trì tốc độ quay của ống trụ.
Mô-men xoắn này tỉ lệ thuận với độ nhớt của kem hàn. Nếu kem hàn có độ nhớt cao, nó sẽ chống lại sự quay của ống trụ mạnh hơn, đòi hỏi một mô-men xoắn lớn hơn.
Kiểm soát nhiệt độ:
Độ nhớt của kem hàn rất nhạy cảm với nhiệt độ. Để đảm bảo kết quả đo chính xác và có thể so sánh, máy PCU-285 tích hợp một bộ điều nhiệt để giữ nhiệt độ mẫu kem hàn ổn định trong suốt quá trình đo.
Tính toán và hiển thị:
Thiết bị sẽ tự động tính toán độ nhớt từ dữ liệu mô-men xoắn và tốc độ quay.
Kết quả đo được hiển thị trên màn hình cảm ứng, đồng thời có thể lưu lại dữ liệu và biểu đồ để phân tích.
Ngoài độ nhớt, máy còn có khả năng đo chỉ số lưu biến (TI – Thixotropic Index) và chỉ số không hồi phục độ nhớt (R – Viscosity Non-Recovery Rate) theo tiêu chuẩn JIS Z3284.
Tóm tắt các bước đo
Chuẩn bị mẫu: Mẫu kem hàn được đưa vào trong cảm biến xoắn ốc.
Kiểm soát nhiệt độ: Thiết bị điều chỉnh nhiệt độ của mẫu đến mức cần thiết để đảm bảo tính chính xác.
Tạo lực cắt: Trục quay bắt đầu hoạt động, tác động lực cắt lên mẫu kem hàn.
Đo mô-men xoắn: Bộ cảm biến đo mô-men xoắn cần thiết để duy trì tốc độ quay.
Tính toán và hiển thị: Phần mềm tích hợp xử lý dữ liệu và hiển thị kết quả độ nhớt, TI, và R.
Để sử dụng máy đo độ nhớt kem hàn Malcom PCU-285, bạn cần thực hiện theo các bước chính là chuẩn bị mẫu kem hàn, lắp đặt thiết bị đo và tiến hành đo lường.
1. Chuẩn bị
Kiểm tra thiết bị: Đảm bảo máy PCU-285 đã được cắm nguồn, bật nguồn và khởi động hệ điều hành Windows tích hợp.
Chuẩn bị kem hàn: Lấy mẫu kem hàn cần kiểm tra, khuấy đều để đảm bảo độ đồng nhất.
Lắp dụng cụ đo: Gắn bộ cánh khuấy phù hợp với loại kem hàn và buồng đo (thường có dung tích 100ml hoặc 300ml). Đặt buồng đo vào vị trí bên trong máy.
2. Thiết lập trên màn hình cảm ứng
Chọn chế độ đo: Trên màn hình cảm ứng, chọn chế độ đo phù hợp. PCU-285 có thể đo nhiều chỉ số khác nhau của kem hàn:
Độ nhớt (Viscosity): Đo giá trị độ nhớt của kem hàn.
Chỉ số thixotropic (TI): Đo mức độ thay đổi độ nhớt của kem hàn khi chịu tác động cơ học.
Tỷ lệ không phục hồi độ nhớt (R): Đo khả năng phục hồi độ nhớt của kem hàn sau khi chịu tác động.
Cài đặt thông số: Thiết lập các thông số đo lường như dải tốc độ quay của cánh khuấy (từ 1 đến 50 vòng/phút) và các thông số khác theo tiêu chuẩn JIS Z3284. \
3. Vận hành và đo lường
Lấy mẫu kem hàn: Lấy một lượng kem hàn vừa đủ cho vào buồng đo đã lắp sẵn.
Tiến hành đo tự động: Nhấn nút START trên màn hình cảm ứng để bắt đầu quá trình đo tự động. Máy sẽ tiến hành khuấy kem hàn theo các thông số đã cài đặt.
Theo dõi kết quả:
Trong quá trình đo, máy sẽ hiển thị đồ thị và các giá trị đo được trên màn hình.
Khi quá trình đo kết thúc, máy sẽ tự động lưu lại kết quả.
Phân tích kết quả:
Kiểm tra các chỉ số độ nhớt, TI, R và so sánh với tiêu chuẩn chất lượng của kem hàn.
Sử dụng kết quả để đánh giá chất lượng kem hàn trước khi đưa vào sản xuất, đặc biệt là trong quy trình SMT (công nghệ gắn bề mặt).
4. Kết nối và quản lý dữ liệu
Sao chép dữ liệu: Bạn có thể kết nối thẻ nhớ USB với máy PCU-285 để sao chép các dữ liệu đo lường đã lưu.
Kết nối mạng LAN: Máy có thể kết nối với mạng LAN để quản lý và phân tích dữ liệu trên máy tính.
Để liên hệ với Công ty TNHH Thiết bị đo Semiki (Semiki Instrumentation Co., Ltd) để được tư vấn và mua máy đo độ nhớt kem hàn Malcom PCU-285, bạn có thể sử dụng các thông tin sau:
Tiếng Việt 
日本語 
한국어 
