Tính lượng kem hàn

Lượng tiêu thụ kem hàn được tính như thế nào?

Lượng tiêu thụ kem hàn trong SMT được xác định bởi thể tích kem hàn được in qua lỗ stencil lên pad PCB. Thể tích mỗi pad bằng diện tích lỗ nhân độ dày stencil, điều chỉnh theo hiệu suất in — phần trăm kem hàn thực sự chuyển từ lỗ sang pad.

Hiệu suất in thường từ 70% đến 90% tùy thiết kế lỗ, vật liệu stencil và tính lưu biến của kem hàn. Hướng dẫn IPC-7525 khuyến nghị tỷ lệ diện tích trên 0.66 và tỷ lệ khung hình trên 1.5 để đảm bảo kem hàn thoát đều. Stencil phủ nano có thể đạt hiệu suất in trên 85%.

Tổng tiêu thụ tỷ lệ tuyến tính với số pad, số bo mỗi panel và số panel. Mật độ kem hàn (khoảng 4.2 g/cm³ với kem SAC305 no-clean thông thường, tăng theo hàm lượng kim loại) chuyển đổi thể tích sang khối lượng. Ước tính chính xác ngăn ngừa lãng phí kem hàn và thiếu hụt giữa chừng.

Formula: V_pad = A_pad × T_stencil × η V_board = V_pad × N_pads W_total = V_board × ρ × N_boards × N_panels η = hiệu suất in, ρ = mật độ kem hàn

Ví dụ tính toán

Bo có 500 pad, diện tích trung bình 0.5 mm², stencil dày 0.12 mm, hiệu suất in 85%. Thể tích/bo = 500 × 0.5 × 0.12 × 0.85 = 25.5 mm³. Mật độ 4.2 g/cm³, khối lượng = 25.5 × 0.001 × 4.2 = 0.11 g/bo.

Khi nào nên sử dụng máy tính này

• Ước tính lượng kem hàn cần mua cho đợt sản xuất
• So sánh mức tiêu thụ kem hàn giữa các thiết kế board
• Đánh giá tác động chi phí khi thay đổi stencil hoặc loại kem hàn
• Lập kế hoạch quản lý tồn kho kem hàn

Những sai lầm thường gặp

• Dùng 100% hiệu suất chuyển trong ước tính — thực tế 70-90%
• Quên tính số board trên panel
• Dùng sai mật độ kem — SAC305 và SnPb có mật độ khác nhau
• Bỏ qua việc giảm kích thước lỗ stencil

Cách diễn giải kết quả

• Thể tích kem hàn trên mỗi bo = số pad × diện tích pad trung bình × độ dày khuôn × hiệu suất chuyển; giảm bất kỳ yếu tố nào sẽ giảm thể tích lắng tỷ lệ thuận.
• Hiệu suất chuyển mặc định 85% phản ánh sự nhả kem điển hình — khuôn dày hơn hoặc tỷ lệ diện tích kém sẽ làm giảm giá trị này, nên hãy điều chỉnh khi dữ liệu quy trình của bạn khác đi.
• Khối lượng = thể tích × mật độ kem — là mật độ của kem, không phải của hợp kim đặc (SAC305 đặc khoảng 7.4 g/cm³, còn kem khoảng 4.2 vì bột hợp kim được phân tán trong nhựa hàn). Hợp kim đặc hơn như SnPb cũng cho kem đặc hơn, làm thay đổi khối lượng với cùng một thể tích in.
• Dùng tổng khối lượng trên các panel để ước lượng lượng tiêu thụ và điểm đặt hàng lại, sau đó cộng thêm biên cho hao phí và lượng kem giữ lại trên gạt mà ước tính này chưa tính đến.

Tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo

• IPC-7525 — Hướng dẫn thiết kế stencil
• IPC J-STD-005 — Yêu cầu kem hàn
• IPC-7527 — Yêu cầu in kem hàn

Câu hỏi thường gặp

Hiệu suất in kem hàn điển hình là bao nhiêu?

Hiệu suất in thường từ 70% đến 90%. Stencil điện tạo hình hoặc cắt laser đạt 75-85%, stencil phủ nano có thể đạt 85-95%. Giá trị phụ thuộc vào hình học lỗ, công thức kem hàn, áp lực thanh gạt và tốc độ in.

Tại sao mật độ kem hàn khác nhau giữa các công thức?

Mật độ chủ yếu do hàm lượng kim loại — phần trăm khối lượng bột trong kem — và hợp kim quyết định. Kem in SAC305 thông thường chứa khoảng 88.5% kim loại, tương ứng mật độ khoảng 4.2 g/cm³; hàm lượng kim loại càng cao thì mật độ càng lớn. Với cùng hàm lượng kim loại, kem SnPb (Sn63/Pb37) đặc hơn vì chì làm bản thân hợp kim nặng hơn (khoảng 8.4 so với 7.4 g/cm³). Cả hai đều không phải mật độ của hợp kim đặc: nhựa hàn mang bột có mật độ gần bằng nước, và đó là lý do kem chỉ còn khoảng một nửa.

Nên đặt bao nhiêu kem hàn cho đợt sản xuất?

Tính lượng tiêu thụ lý thuyết mỗi board, nhân với số board, cộng thêm 15-25% cho lãng phí.