BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT DÂY CHUYỀN SMT (SURFACE MOUNT
TECHNOLOGY)

Họ và tên sinh viên: PHAN XUÂN HẢI
Ngành học: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Niên khóa: 2008-2012

Tháng 6/2012


KHẢO SÁT DÂY CHUYỀN SMT (SURFACE MOUNT TECHNOLOGY)

Tác giả
PHAN XUÂN HẢI

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
Cấp bằng kỹ sư ngành
Điều Khiển Tự Động

Giáo viên hướng dẫn:
KS: Lý TRUNG KHANG

Tháng 6 năm 2012
i

LỜI CẢM ƠN
Để đạt được kết quả như ngày hôm nay, đầu tiên con xin cảm ơn cha mẹ đã sinh
ra, nuôi dưỡng, chăm sóc, động viên, thương yêu và là chỗ dựa vững chắc cho con
trong suốt chặng đường học tập.
Tiếp theo, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Nông Lâm
Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích trong suốt thời
gian học tập tại trường. Mà đặc biệt là thầy cô bộ môn Điều Khiển Tự Động cùng toàn
thể thầy cô trong khoa Cơ Khí - Công Nghệ đã giảng dạy cho em những kiến thức bổ
ích trong suốt những năm học tại trường.
Em xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy ThS. Lê Văn Bạn trưởng bộ môn
Điều Khiển Tự Động đã trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Em xin gửi lời cảm ơn đến công ty Jabil Việt Nam đã tạo điều kiện cho em thực
tập. Em xin gửi lời cảm ơn KS. Lý Trung Khang cùng các anh chị ở bộ phận ME,
QE…. đã giúp đỡ, dạy bảo, hướng dẫn tận tình cho em trong suốt thời gian ở công ty.
Cuối cùng, mình xin cảm ơn tập thể các bạn trong lớp DH08TD nói riêng và
các bạn nói chung đã động viên, giúp đỡ mình trong suốt những năm học vừa qua và
trong thời gian thực hiện khóa luận.
Kính chúc thầy, cô anh chị và các bạn sức khỏe và thành đạt trong cuộc sống

TPHCM, tháng 6 năm 2012
Sinh viên thực hiện:
Phan Xuân Hải

ii


TÓM TẮT
Tự động hoá đóng vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa nền kinh
tế. Đây là ngành tích hợp các bộ môn khoa học rất phát triển như cơ khí, cơ điện tử,

robot, công nghệ điều khiển, công nghệ thông tin, … Phát triển Tự động hóa tức là
phát triển hệ thống các loại công nghệ cao, tạo nền tảng cơ bản để đẩy mạnh quá trình
công nghiệp hóa - hiện đại hóa. Công nghệ SMT được phát triển vào những năm 1960
và được áp dụng một cách rộng rãi vào cuối những năm 1980. Tập đoàn IBM của Hoa
kỳ có thể được coi là người đi tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ này. Lúc đó
linh kiện điện tử phải được gia công cơ khí để đính thêm một mẩu kim loại vào hai đầu
sao cho có thể hàn trực tiếp chúng lên trên bề mặt mạch in. Kích thước linh kiện được
giảm xuống khá nhiều và việc gắn linh kiện lên trên cả hai mặt của PCB làm cho công
nghệ SMT trở lên thông dụng hơn là công nghệ gắn linh kiện bằng phương pháp
xuyên lỗ, cho phép làm tăng mật độ linh kiện. Thông thường, mỗi linh kiện được cố
định trên bề mặt mạch in bằng một diện tích phủ chì rất nhỏ, và ở mặt kia của tấm
PCB linh kiện cũng chỉ được cố định bằng một chấm kem hàn tương tự. Vì lý do này,
kích thước vật lý của linh kiện ngày càng giảm. Công nghệ SMT có mức độ tự động
hóa cao, không đòi hỏi nhiều nhân công, và đặc biệt làm tăng năng suất sản xuất.
So với sự phát triển chung của thế giới, ngành Tự động hóa Việt Nam tuy chưa ở mức
phát triển cao nhưng cũng đã đạt được những thành quả nhất định. Việc khảo sát, tìm
hiểu một cách đầy đủ về dây chuyền này để có thể làm chủ công nghệ, về điều hành
cũng như bảo trì sửa chữa là rất cần thiết. Xuất phát từ yêu cầu đó, đề tài “khảo sát dây
chuyền SMT” được tiến hành nhằm mục đích: khảo sát, tìm hiểu về công nghệ mới
trong lĩnh vực điện tử. Phân tích, đánh giá, có hướng cải tiến cho phù hợp với điều
kiện sản xuất ở nước ta. Sau quá trình hiện đề tài đã đạt được những kết quả sau:
 Nắm bắt được quy trình sản xuất chung

iii


 Kết quả khảo sát và phân tích kết cấu, nguyên lý hoạt động và bảo trì
máy móc trong dây chuyền.
 Khảo sát hệ thống tự động sử dụng trong dây chuyền sản xuất
 Khảo sát nguyên nhân gây lỗi và tìm hướng giải quyết


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa........................................................................................................................... i
Lời cảm ơn .......................................................................................................................ii
Tóm tắt ........................................................................................................................... iii
Mục lục .......................................................................................................................... iv
Danh sách các hình ......................................................................................................... vi
Danh sách bảng............................................................................................................ viii
Chương 1. MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1
2.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
2.2. Mục tiêu đề tài ..................................................................................................... 2
2.3. Giới hạn đề tài ..................................................................................................... 2
Chương 2. TỔNG QUAN............................................................................................... 3
2.1. Sơ lược về công ty jabil Việt Nam ...................................................................... 3
2.2. Công nghệ SMT ................................................................................................. 4
2.2.1. Khái niệm SMT ....................................................................................... 4
2.2.2. Nguyên liệu ............................................................................................. 4
2.3. Quy trình SMT ................................................................................................... 5
2.3.1. Quét hợp kim hàn .................................................................................... 7
2.3.2. Gắn linh kiện ........................................................................................... 7
2.3.3. Hàn linh kiện ........................................................................................... 7
2.3.4. Kiểm tra và sửa lỗi .................................................................................. 8
2.4. Các thiết bị ........................................................................................................... 8
2.4.1. Khuôn (stencil) in chì của máy dek ......................................................... 8
2.4.2. Dây, cuộn và máy cấp linh kiện (tape, reel và feeder) ............................ 8
iv


2.5.1. Tầm quan trọng của điều khiển quá trình trong SMT ............................ 11

2.5.2. Tìm hiểu về hệ thống MES..................................................................... 11
2.5.3. Hiện tượng phóng tĩnh điện .................................................................... 14
2.6. Cặp nhiệt điện (thermocouple) và cảm biến ..................................................... 15
2.6.1. Cặp nhiệt điện ........................................................................................ 15
2.6.2. Hiệu ứng Peltier..................................................................................... 16
2.6.3. Hiệu ứng Thomson ............................................................................... 16
2.6.4. Hiệu ứng Sheebek .................................................................................. 16
2.6.5. Vật liệu chế tạo cặp nhiệt điện ............................................................... 17
2.6.6. Các vấn đề khi dùng cặp nhiệt điện ....................................................... 17
2.6.7. Cảm biến quang ..................................................................................... 18
Chương 3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ................................................... 19
3.1. Thời gian nghiên cứu ........................................................................................ 19
3.2. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 19
3.3. Phương pháp thực hiện ..................................................................................... 19
3.4. Phương tiện thực hiện ....................................................................................... 20
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................... 20
4.1. Quy trình sản xuất dây chuyền GE .................................................................... 21
4.2. Các máy sử dụng trong dây chuyền .................................................................. 22
4.2.1. Cấu tạo và hoạt động của máy dek ........................................................ 22
4.2.2. Cấu tạo chung và hoạt động của máy NXT........................................... 24
4.2.3. Cấu tạo chung của máy relow ............................................................... 30
4.3. Những lỗi thường xảy ra trong quá trình sản xuất ở dây chuyền SMT ............. 35
4.4. Công nghệ xuyên lỗ ........................................................................................... 36
4.5. Tổng kết ưu điểm và nhược điểm của công nghệ SMT .................................... 39
Chương 5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
5.1. Kết Luận ........................................................................................................... 40
5.2. Đề nghị ............................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 42
A. Tài liệu trong nước ....................................................................................... 42
B. Tài liệu nước ngoài ....................................................................................... 42

v


C. Trang web .................................................................................................... 42
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 43

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Board mạch điện tử ......................................................................................... 3
Hình 2.2. Một số nguyên liệu dùng cho SMT ................................................................ 5
Hình 2.3. Quy trình SMT ................................................................................................ 6
Hình 2.4. Một số khuôn .................................................................................................. 8
Hình 2.5. Dây và cuộn chứa linh kiện ............................................................................ 9
Hình 2.6. Các loại feeder .............................................................................................. 10
Hình 2.7. Màn hình giao diện MES .............................................................................. 11
Hình 2.8. Linh kiện bị hư do quá điện áp ..................................................................... 14
Hình 2.9. Cặp nhiệt điện ............................................................................................... 15
Hình 2.10. Một số cảm biến quang ................................................................................ 17
Hình 4.1. Quy trình sản xuất ......................................................................................... 21
Hình 4.2. Các máy trong dây chuyền ........................................................................... 22
Hình 4.3. Cấu tạo của máy dek ..................................................................................... 23
Hình 4.4. Quá trình in chì lên board ............................................................................. 24
Hình 4.5. Tổng quan máy NXT .................................................................................... 25
Hình 4.6. Cấu tạo chung cho máy NXT ....................................................................... 26
Hình 4.8. Giao diện màn hình máy NXT...................................................................... 26
Hình 4.9. Một số cỡ vòi hút .......................................................................................... 27
Hình 4.10. Một số trạm vòi hút ..................................................................................... 27
Hình 4.11. Mạch điện điều khiển vòi hút ..................................................................... 28
Hình 4.12. Một số đầu cắm linh kiện............................................................................ 28
vi



Hình 4.13. Camera trong máy NXT ............................................................................. 29
Hình 4.14. Giao diện kết nối máy tính và máy NXT .................................................... 29
Hình 4.15. Hình tổng quát của máy reflow .................................................................. 30
Hình 4.16. Những phần chính của máy ........................................................................ 31
Hình 4.17. Bộ phận khoang nhiệt ................................................................................. 31
Hình 4.18. Bộ phận lọc gió trước khi thổi vào ............................................................. 32
Hình 4.19. Một số lỗi từ máy NXT............................................................................... 36
Hình 4.20. Lỗi qua máy reflow ..................................................................................... 36
Hình 4.21. Tổng quan về máy wave .............................................................................. 37
Hình 4.22. Quy trình hàn board .................................................................................... 37
Hình 1. Công nghệ point to point .....................................................................................
Hình 2. Hình cấu tạo của máy dek mới ............................................................................

vii


DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 4.1: Biểu đồ thời gian và nhiệt độ của máy reflow ...................................... 33
Bảng 4.2: Profile nhiệt độ của máy reflow ............................................................ 34
Bảng 4.3: Thời gian gắn linh kiện của công nhân ................................................. 38
Bảng 4.4: Thời gian gắn linh kiện của máy NXT .................................................. 39
Bảng 4.5: So sánh công nghệ ................................................................................. 39

CÁC TỪ VIẾT TẮT
AI: Auto Insert (chèn tự động)
AOI: Automatic Optical Inspection (tự động kiểm tra lỗi)
AS: Auto Sembly (gắn tự động)

ESD: Electrostatic Discharge (chống tĩnh điện)
FDI: Foreign Direct Investment (đầu tư trực tiếp nước ngoài)
HMI: Human Machine Interface (giao diện người máy)
IC: Integrated Circuit (tổ hợp mạch)
ICT: In Circuit Test (thiết bị thử mạch)
LCD: Liquid Crystal Display (màn hình tinh thể lỏng)
PCB: Printed Circuit Board (bảng mạch in trống)
PCBA: Printed Circuit Board Assembly (bảng mạch đã lắp ráp linh kiện)
PLC: Programmable Logic Controller (chương trình lập trình)
ME: Manufacturing Engineer (kỹ sư sản xuất)
MES: Manufacturing Execution System (hệ thống sản quản lý sản xuất)
QE: Quality Engineer (kỹ sư chất lượng)
QA: Quality Assurance (sự đảm bảo chất lượng)
SMT: Surface Mount Technology (công nghệ dán bề mặt)
SMD: Surface Mount Device (dán bề mặt)
TE: Test Engineer (kỹ sư kiểm tra)
viii


Chương 1
MỞ ĐẦU

2.1.

Đặt vấn đề
Trong sản xuất board mạch điện tử nhu cầu thị trường ngày càng đòi hỏi cao.

Linh kiện đâm xuyên dần được thay thế bằng linh kiện dán làm cho board mạch gọn
nhẹ hơn nhưng nhiều tính năng hơn. Do đó sự ra đời của dây chuyền SMT giải quyết
vấn đề đó. SMT hay còn gọi kỹ thuật dán bề mặt. Ngày nay đa số những board mạch

đều được sản xuất bằng kỹ thuật này.
Khái niệm SMT không còn mới lạ với những người trong lĩnh vực điện tử.
Nhưng để nói đến dây chuyền SMT tự động hóa ở nước ta thì hoàn toàn thì có nhiều
mới lạ. Những quốc gia lớn trên thế giới đã đem vào sản xuất từ khá lâu. Một số tập
đoàn nước ngoài đang đầu tư mạnh mẽ dây chuyền sản xuất hiện đại vào nước ta.
Công nghệ SMT mới thực sự phát triển ở Việt Nam khoảng 10 năm trở lại đây.
Việc áp dụng công nghệ mới đang là hứa hẹn lớn cho sự phát triển của ngành điện tử
trong nước.
Hiện nay tất cả những thiết bị, máy móc đều phải nhập khẩu từ nước ngoài,
trong nước chưa đáp ứng được những yêu cầu đó. Tuy nhiên hiện nay nước ta là một
trong số những quốc gia có môi trường đầu tư thu hút trên thế giới. Các tập đoàn lớn
đang đầu tư mạnh vào nước ta. Do đó tương lai không xa công nghệ này sẽ phát triển
mạnh. Với những sản phẩm ra đời ngày càng nhiều ưu điểm hơn điều đó càng chứng
tỏ tầm quan trọng của SMT trong lĩnh vực sản xuất sản phẩm điện tử.
Được sự cho phép của khoa Cơ khí – Công nghệ trường đại học Nông Lâm
thành phố Hồ Chí Minh, công ty Jabil Việt Nam, sự hướng dẫn của KS. Lý Trung
Khang tôi thực hiện đề tài: “Khảo sát dây chuyền SMT tại công ty Jabil Việt Nam”.

2.2.

Mục tiêu đề tài
1


Khảo sát dây chuyền SMT quy trình sản xuất board mạch điên tử. Những tính
năng, công nghệ và chất lượng của sản phẩm điện tử sử dụng công nghệ này. Đưa ra
cách nhìn khái quát về công nghệ SMT đang được sử dụng ở Việt Nam. Tìm hiểu về
chung về máy móc sản xuất ở nhà máy. Tìm những nguyên nhân lỗi trong quá trình
sản xuất, cố gắng đưa ra phương pháp hạn chế nguyên nhân đó. Trên cơ sở khảo sát,
phân tích đánh giá hệ thống, đồng thời đề ra những hướng cải tiến cho phù hợp với sản

xuất ở Việt Nam.

2.3.

Gới hạn đề tài
Đề tài được thực hiện ở công ty Jabil Việt Nam. Trong khoảng thời gian ngắn

chưa thể tìm hiểu được sâu hơn kỹ hơn về máy móc và dây chuyền sản xuất nên đề tài
chỉ thực hiện giới hạn ở những nội dung sau:
-

Chỉ dừng lại ở mức khảo sát các bộ phận chính của máy móc.

-

Tìm hiểu về quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm.

-

Việc bố trí theo dõi các quá trình điều khiển được thực hiện theo kế hoạch sản
xuất của công ty cơ hội tham gia học hỏi về máy móc khi thay đổi sản phẩm,
sản xuất dừng và tham gia bảo trì.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1.


Sơ lược về công ty Jabil Việt Nam
Công ty TNHH Jabil Việt Nam, là thành viên của tập đoàn Jabil, một tập đoàn

đa quốc gia chuyên cung cấp các giải pháp về điện tử, bao gồm từ thiết kế, sản xuất,
quản lý sản xuất điện tử toàn diện cho đến các công ty điện tử và công nghệ trên quy
mô toàn cầu. Với trên 85.000 nhân viên và văn phòng tại trên 21 quốc gia, Jabil cung
cấp các giải pháp toàn diện, cụ thể hóa, tập trung cho các khách hàng thuộc nhiều lĩnh
vực khác nhau.
Vào việt Nam năm 2007 đến nay Jabil phát triển khá mạnh ban đầu với 3 dây
chuyền sản xuất đến nay tăng lên 6 dây chuyền và tương lai gần sẽ tăng nhiều hơn nữa.
Nhà máy Jabil đang xây dựng cơ sở hạ tầng mạnh mẽ ở khu công nghệ cao TPHCM.
Năng lực sản xuất trong lĩnh vực điện tử của công ty đang phát triển mạnh. Trong
tương lai Jabil sẽ đầu tư mạnh mẽ ở Việt Nam trong lĩnh vực điện tử.

3


2.2.

Công nghệ SMT

2.2.1. Khái niệm SMT
SMT hay còn gọi công nghệ hàn linh kiện bề mặt là phương pháp gắn các linh
kiện điện tử trực tiếp lên trên bề mặt của board mạch (PCB). Các linh kiện điện tử
dành riêng cho công nghệ này có tên viết tắt là SMD. Trong công nghiệp điện tử, SMT
đã thay thế phần lớn công nghệ đóng gói linh kiện trên tấm PCB xuyên lỗ theo đó linh
kiện điện tử được cố định trên bề mặt PCB bằng phương pháp xuyên lỗ và hàn qua các
bể chì nóng.
Lắp ráp linh kiện trên PCB


a)

Theo công nghệ xuyên lỗ

b)

Theo công nghệ SMT

Hình 2.1. Board mạch điện tử
2.2.2. Nguyên liệu
 PCB: là những Board mạch trống được xác định trước vị trí gắn linh kiện.
Board mạch được xuyên lỗ (nếu cần sử dụng cho linh kiện cắm tay).
Trên PCB tạo sẵn sơ đồ mạch theo yêu cầu như hình 2.2.a.


SMD: là linh kiện dán có kích thước cực kì nhỏ sử dụng cho công nghệ
SMT. Hình 2.2.b,c,d,e là một số linh kiện dùng trong công nghệ SMT.

 Chì: loại chì được sử dụng là chì dạng kem sử dụng cho máy dek (hình
2.f) và loại chì hợp kim sử dụng cho máy Wave (tùy theo yêu cầu riêng
của loại hàng mà có từng loại hợp kim chì khác nhau).

4


 Chất xúc tác: Một chất bằng nhựa thông hay tương tự được dùng trong
việc hàn để loại bỏ ôxit khỏi bề mặt được nối và do đó làm tăng tính liên
kết. Đây là hợp chất trong hệ thống các chất hoạt hóa được dùng trong
lĩnh vực điện tử. Flux giúp cho những phần nhựa trên board (không có
linh kiện) sẽ không dính chì trong khi hàn. Giúp cho việc hàn board

thuận tiện và hiệu quả hơn.

a)

b)

.
c)

d)

e)

f)

Hình 2.2. Một số nguyên liệu dùng cho SMT

2.3 . Quy trình SMT
Là quy trình gắn linh kiện lên PCB. Đây là quy trình thu gọn của công nghệ SMT
ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất của nhà máy (hình 2.3). Quy trình gồm 3
máy làm việc chính ( dek, NXT, reflow). Sau khi chạy xong quy trình qua máy kiểm
tra lỗi AOI.

5


PCB
Mục đích xác định sản phẩm
Quét mã vạch


đang được sản xuất và quản lý

lên hệ thống

sản phẩm đó trên hệ thống MES

Máy tự động đưa board vào
băng tải vận chuyển đến

Cung cấp board

vùng làm việc của máy dek

Hỗn hợp chì sẽ được máy dek

Quét kem chì

quét lên bề mặt board mạch

Sau khi board được phủ kem
chì lên bề mặt sẽ được chuyển

Gắn linh kiện

đến máy NXT gắn linh kiện

Board mạch khi được gắn linh
kiện xong qua máy reflow sẽ

Hàn linh kiện


làm nung chảy hợp chất chì và
cố định linh kiện lên board

Kiểm tra lỗi

Sau khi board được lắp ráp sẽ
được kiểm tra lỗi bằng máy AOI

Hình 2.3. Quy trình SMT
6


2.3.1. Quét hợp kim hàn
Trên bề mặt mạch in không đục lỗ, ở những nơi linh kiện được gắn vào, người ta
đã mạ sẵn các lớp vật liệu dẫn điện như thiếc chì, bạc hoặc vàng những chi tiết này
được gọi là chân hàn (hay lớp đệm hàn). Sau đó, kem hàn, thường thấy dưới dạng bột
nhão là hỗn hợp của hợp kim hàn (có thành phần khác nhau, tùy vào công nghệ và đối
tượng hàn) và các hạt vật liệu hàn, được quét lên trên bề mặt của mạch in. Để tránh
kem hàn dính lên trên những nơi không mong muốn người ta phải sử dụng một dụng
cụ đặc biệt gọi mà mặt nạ kim loại (metal mask hoặc stencil) làm bằng màng mỏng
thép không gỉ trên đó người ta gia công, đục thủng ở những vị trí tương ứng với nơi
đặt chíp trên board mạch bằng cách này, kem hàn sẽ được quét vào các vị trí mong
muốn. Nếu cần phải gắn linh kiện lên mặt còn lại của board mạch, người ta phải sử
dụng một thiết bị điều khiển số để đặt các chấm vật liệu có tính bám dính cao vào các
vị trí đặt linh kiện. Sau khi kem hàn được phủ lên trên bề mặt, board mạch sẽ được
chuyển sang máy gắn chíp (pick and place machine).
2.3.2. Gắn linh kiện
Các linh kiện SMD, kích thước nhỏ, thường được đưa vào máy dưới dạng cuộn
thông qua feeder. Trong khi đó IC lại thường được chứa trong các khay đựng riêng.

Máy gắp chip được điều khiển số sẽ gỡ các chip trên khay chứa và đặt chúng lên trên
bề mặt PCB ở nơi được quét kem hàn. Trên máy được bố trí camera ở những vị trí
thuận tiện cho việc kiểm tra và gắn linh kiện.
2.3.3. Hàn linh kiện
Sau khi quá trình gắp, gắn linh kiện hoàn tất, board mạch được chuyển tới máy
reflow. Đầu tiên các board tiến vào vùng sấy sơ bộ nơi mà ở đó nhiệt độ của board và
mọi linh kiện tương đối đồng đều và được nâng lên một cách từ từ. Việc này làm giảm
thiểu ứng suất nhiệt khi khi quá trình lắp ráp kết thúc sau khi hàn. Board mạch sau đó
tiến vào vùng với nhiệt độ đủ lớn để có thể làm nóng chảy các hạt vật liệu hàn trong
kem hàn, hàn các đầu linh kiện lên trên board mạch. Sức căng bề mặt của kem hàn
7


nóng chảy giúp cho linh kiện không lệch vị trí và nếu như bề mặt vị trí của chân hàn
được chế tạo như thiết kế, sức căng bề mặt sẽ tự động điều chỉnh linh kiện về đúng vị
trí của nó. Nếu board chạy 2 mặt sau khi chạy xong một mặt sẽ được đảo mặt trở lại
quy trình để tiếp tục chạy cho mặt tiếp theo.
2.3.4. Kiểm tra và sửa lỗi
Cuối cùng board mạch được đưa sang bộ phận kiểm tra quang học để phát hiện
lỗi bỏ sót linh kiện hoặc sửa các lỗi vị trí của linh kiện. Trong trường hợp cần thiết,
chúng ta có thể lắp đặt thêm một số trạm kiểm tra quang học cho dây truyền công nghệ
sao cho có thể phát hiện lỗi sau từng mỗi công đoạn ở công đoạn này chúng ta có thể
sử dụng các máy AOI quang học hoặc sử dụng X-ray. Các thiết bị này cho phép phát
hiện các lỗi vị trí, lỗi tiếp xúc của các linh kiện và kem hàn trên bề mặt của mạch in.
2.4.

Các thiết bị

2.4.1. Khuôn (stencil) in chì của máy dek
Tùy theo từng yêu cầu của mạch mà ta có những khuôn khác nhau. Trên khuôn

có định sẵn những vị trí để quét chì như hình 2.5. Khi qua máy dek những vị trí hở của
khuôn sẽ được quét chì để gắn linh kiện. Việc chế tạo khuôn đòi hỏi sự chính xác cao.
Độ chính xác của khuôn phản ánh rất lớn đến chất lượng của board mạch.

Hình 2.4. Một số khuôn
8


2.4.2. Dây, cuộn và máy cấp linh kiện (tape, reel và feeder)

a)

b)

c)
Hình 2.5. Dây và cuộn chứa linh kiện

9


Tùy theo kích thước của từng loại linh kiện khác nhau mà ta có những loại cuộn
linh kiện khác nhau. Hình 2.5.a cấu tạo chung cho cuộn linh kiện (nhãn, mã vạch…).
Hình 2.5.b cuộn linh kiện dùng để chứa dây. Hình 2.5.c dây chứa linh kiện SMD. Trên
dây sẽ có những điểm tương ứng để feeder cấp linh kiện cho máy NXT
Tùy từng loại linh kiện sẽ có những điểm gần xa khác nhau. Trên feeder sẽ
chỉnh bước phù hợp tùy loại linh kiện.
Các loại feeder:

Hình 2.6. Các loại feeder


Hình 2.6. các loại feeder sử dụng cho máy NXT. W04 là feeder có độ rộng 4mm,
tương tự W12 feeder có độ rộng 12mm…mỗi loại feeder có độ rộng khác nhau để sử
dụng cho việc cấp những linh kiện khác nhau cho máy.
Để feeder chuẩn bị tốt cho quá trình sản xuất cần quan tâm tới những điểm sau:
-

Điểm nhận dạng (mark)

-

Tọa độ chuẩn của thiết bị cấp linh kiện

-

Điểm nhận dạng trên cùng
10


-

Feeder hoạt động ổn định không

-

Cấp linh kiện phải đều và chính xác

-

Cần gạt giữ cuộn linh kiện chắc chắn đảm bảo cho cuộn chuyển động


Feeder đóng vai trò rất lớn trong việc cấp linh kiện cho máy NXT. Nếu tọa độ,
điểm nhận dạng, tốc độ không ổn định sẽ ảnh hưởng rất lớn đến việc gắn, hư hỏng và
thất thoát linh kiện. Do đó việc kiểm tra và bảo trì thường xuyên thiết bị này có ý
nghĩa rất quan trọng trong sản xuất.

2.5.1. Một số vấn đề liên quan đến chất lượng
2.5.1. Tầm quan trọng của điều khiển quá trình trong SMT
Do khối lượng tương đối nhỏ, SMD có công suất nhiệt rất nhỏ, do đó, rất dễ bị
sốc nhiệt bởi vì chỉ có một lượng nhiệt nhỏ là cần thiết để nâng cao nhiệt độ của nó
nhanh chóng. Ngoài ra, các thiết bị thụ động không có sự bảo vệ của đóng gói cồng
kềnh và dễ bị tổn thương cơ học. Một yếu tố quan trọng là họ rất dễ bị thất bại gây ra
bởi sự xâm nhập của độ ẩm thiết bị thụ động vì thiếu đóng gói và thiết bị hoạt động,
bởi vì khoảng cách rất nhỏ giữa các chip riêng của mình. Kiểm soát quá trình, do đó,
phải được xem xét chi tiết hơn đôi chút hơn là cần thiết cho các thành phần thông
thường.
2.5.2. Tìm hiểu về hệ thống MES
Hệ thống tự động hoá đóng vai trò kiểm soát và điều khiển thiết bị chức năng
hoạch định sản xuất và phân phối công việc. Quản lý thiết bị cài đặt trong hệ thống
máy tính. Có những chức năng chính như
 Quản lý tài nguyên sản phẩm (dụng cụ, thiết bị..., khả năng)
 Quản lý định hình sản phẩm (cần bao nhiêu vật liệu, thời gian, sản phẩm
có thực sự hấp dẫn...)
 Hoạch định sản xuất, phân phối công việc, thu thập dữ liệu sản phẩm,
quản lý nhân công (điều động nhân công thực hiện kế hoạch sản xuất kế tiếp,
năng lực của họ...)
11


 Truy xuất tình trạng sản xuất (đang sản xuất sản phẩm nào, tuần tới có
thể xuất kho sản phẩm nào).

 Quản lý chất lượng phân tích sự điều hành (các nhóm thực hiện công
việc thế nào, khả năng hiện tại của nhà máy, có nên nhận hợp đồng ngay
không).
 Quản lý quy trình (các bước trong quy trình, tham số để vận hành thiết
bị tại mỗi bước). Theo dõi (có bao nhiêu sản phẩm đang được sản xuất hôm nay,
tuần rồi hoặc sản phẩm thuộc nhóm nào).
 Quản lý sản phẩm nào bị lỗi và bị lỗi từ trạm nào, nguyên nhân lỗi thông
tin về hoạt động của máy móc.
Không có MES, người điều khiển phải điều khiển thiết bị bằng tay, người kiểm tra
chất lượng phải đến thực địa, thậm chí phải lấy mẫu để thử trong phòng thí nghiệm.
Do đó vấn đề kiểm tra, chất lượng của sản phẩm trở nên phức tạp. Sản phẩm làm ra sẽ
khó đáp ứng được những tiêu chuẩn cao về chất lượng. Sản xuất sẽ chậm, dễ gây ra
hoặc bỏ sót lỗi.
-

Không có dữ liệu thời gian thực hỗ trợ những hệ thống cấp cao hơn khó đạt tính
đồng bộ chất lượng sản phẩm.

-

Không có quy trình 24/7 sẽ làm chậm thiết bị và không tận dụng hết tính năng
của dây chuyền

-

Không có quy trình điều khiển cao cấp

-

Không có chuẩn chung nhất kiểm tra chất lượng sản xuất...


-

Nhà máy không biết sản phẩm có được vận chuyển an toàn không

-

Công việc thực tế khác với công việc đặt ra thế nào, nhà máy sử dụng tài sản
có hiệu quả không

-

Tổng giá trị thiệt hại do sản xuất chưa hiệu quả, vì sao 2 nhóm như nhau cho
kết quả sản xuất khác nhau...

12


Hình 2.7. Màn hình giao diện MES
MES là hệ thống giải pháp phần cứng và phần mềm. MES rất quan trọng với
những nhà máy quy mô lớn, có sản phẩm chất lượng cao, xuất xưởng số lượng lớn,
phạm vi phân phối toàn cầu. Các mục tiêu thường là
 Hạn chế sai ngay từ đầu
 Tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên
 Tăng chất lượng sản phẩm
 Thông số sản phẩm đồng đều
 Giảm sự tham gia trực tiếp của con người.
Để sản xuất nhanh chóng, dễ dàng, nhà sản xuất phải bao quát toàn bộ quy
trình, ra những quyết định kịp thời dựa trên thông tin thực tế, sự hiểu biết và tác
động của các quyết định đó cũng như luôn tìm kiếm được những giải pháp thay

thế phù hợp. Với người quản lý, việc ra quyết định sẽ dễ dàng hơn với sự trợ
giúp của hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp. MES thường đưa ra quy
trình và lập kế hoạch sản xuất, quản lý kho bãi nguyên vật liệu và sản phẩm,
13


quản trị nguồn nhân lực.... Ở cấp điều khiển thiết bị, với những robot sản xuất
điều khiển bằng máy tính, những thiết bị cảm biến, kiểm tra, vận chuyển tự
động thì hiệu suất, mức độ tin cậy của mỗi bước sản xuất sẽ được cải thiện
đáng kể.
Ở cấp nhà máy, MES có thể cung cấp khả năng nắm bắt theo thời gian thực
trạng thái của công việc, chi tiết lịch làm việc, phân phối công việc và kiểm tra
nguồn lực, phân tích hiệu suất sản xuất với một khối lượng dữ liệu khổng lồ.
Điều đó chỉ đạt được nếu có sự trợ giúp của một hệ thống tự động MES.
2.5.3. Hiện tượng phóng tĩnh điện
Phóng tĩnh điện (ESD) hay sốc tĩnh điện là hiện tượng phóng điện cực nhanh
không có kiểm soát xảy ra trong một vùng điện áp cao không cân bằng trên một bề mặt
phi dẫn (như tay người, tấm thảm, tô-vít …) khi di chuyển về phía một bề mặt dẫn
điện, thông qua tiếp xúc trực tiếp hoặc qua điện trường cảm ứng. Hiện tượng phóng
tĩnh điện xảy ra khi có 2 vật thể có điện tích tiếp cận đủ chặt chẽ với nhau, điện tích
truyền từ vật này sang vật khác một cách nhanh chóng điều này xảy ra khoảng vài
micro giây hoặc ít hơn. Hiện tượng này gây ra cho ta cảm giác bị sốc nhẹ, ví dụ như
khi đi qua một sàn nhà có lót thảm hay khi chạm tay vào một nắm cửa. Sự phóng điện
này tuy chỉ gây sốc nhẹ vô hại đối với con người nhưng lại làm hư hỏng các thiết bị
điện tử vốn rất nhạy cảm.

Hình 2.8.

Linh kiện bị hư do quá điện áp
14



Biện pháp khắc phục
 Nối đất thiết bị trong dây chuyền sản xuất
 Trang phục chống ESD
 Bảo quản board mạch và linh kiện trong túi ESD
 Kiểm tra ESD và khi nhận kết quả trước khi đưa vào sản xuất
Sau đây là một vài ví dụ về Điện Áp tĩnh
3,000 vôn - dưới mức điện áp này con người thường không cảm nhận thấy
8,000 volts - gây ra do sự cọ sát của quần áo khi ngáp và vươn vai
15-20,000 volts - gây ra khi dùng chân đẩy một hộp nhựa trên thảm lót sàn
18,000 volts - tạo ra khi ngồi dậy và ra khỏi giường phủ nệm xốp có bọc ni-lông
35,000 volts - tạo ra khi đi trên một tấm thảm lót sàn thông thường

2.6. Cặp nhiệt điện (thermocouple) và cảm biến quang
2.6.1. Cặp nhiệt điện

15


Hình 2.9. Cặp nhiệt điện 
Cặp nhiệt (minh họa hình 2.9) là loại cảm biến nhiệt nguyên lý hoạt động dựa
trên hiệu ứng Peltier, Thomson và Sheebek.

2.6.2. Hiệu ứng Peltier
Hai dây dẫn A và B khác nhau, tiếp xúc với nhau và có cùng một nhiệt độ sẽ
tạo nên một hiệu điện thế tiếp xúc. Hiệu điện thế phụ thuộc vào bản chất vật
dẫn và nhiệt độ.
/


-

2.6.3. Hiệu ứng Thomson
Trong một vật dẫn đồng nhất A. Nếu ở hai điểm M và N có nhiệt độ khác nhau
sẽ sinh ra một sức điện động. Sức điện động này phụ thuộc vào bản chất vật dẫn và
nhiệt độ tại hai điểm.

.

– hệ số Thomson

2.6.4. Hiệu ứng Sheebek

16