Kem hàn SMT không chì là vật liệu hàn chủ yếu trong công nghệ gắn bề mặt (SMT), được sử dụng để tạo kết nối hợp kim giữa các linh kiện điện tử (như điện trở, tụ điện, LED, IC, v.v.) và các pad hàn của bảng mạch in (PCB). Đặc điểm cốt lõi của nó là không chì và thân thiện với môi trường (tuân thủ các chỉ thị môi trường quốc tế như ROHS, REACH), thay thế kem hàn truyền thống có chì (như Sn63/Pb37), tránh được tác hại của chì đối với con người và môi trường.

I. Thành phần cơ bản

Kem hàn SMT không chì được tạo thành từ bột thiếc (hợp kim kim loại) và chất trợ hàn trộn theo tỷ lệ nhất định:

• Bột thiếc: Chiếm khoảng 90% (theo trọng lượng), là thành phần cốt lõi cho khả năng dẫn điện và liên kết. Các hợp kim không chì phổ biến bao gồm:
  • Dòng Sn-Ag-Cu (ví dụ: Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5): Kem hàn nhiệt độ trung bình đến cao, phù hợp cho các quy trình SMT thông thường.
  • Dòng Sn-Bi (ví dụ: Sn42/Bi58): Kem hàn nhiệt độ thấp, phù hợp cho các linh kiện nhạy cảm với nhiệt.
  • Dòng Sn-Ag-Bi (ví dụ: SnAg0.3Bi35): Kem hàn nhiệt độ trung bình đến thấp, cân bằng điểm nóng chảy và tính chất cơ học.
• Chất trợ hàn: Chiếm khoảng 10% (theo trọng lượng). Chức năng của nó bao gồm hòa tan oxit trên bề mặt hàn (chất hoạt tính), điều chỉnh độ nhớt của kem hàn (dung môi, chất chống chảy xệ), ngăn ngừa quá trình oxy hóa trong quá trình hàn (chất chống oxy hóa) và duy trì hình dạng của kem hàn sau khi in (chất chống chảy xệ).

II. Phân loại (theo nhiệt độ reflow)

Kem hàn SMT không chì có thể được chia thành bốn loại theo nhiệt độ hàn reflow:

III. Giới thiệu chi tiết về kem hàn không chì nhiệt độ thấp

Kem hàn không chì nhiệt độ thấp là một nhánh quan trọng của kem hàn SMT không chì, với lợi thế cốt lõi là điểm nóng chảy thấp (thường ≤138℃). Nó được sử dụng đặc biệt cho các sản phẩm điện tử có khả năng chịu nhiệt thấp hơn, tránh làm hỏng linh kiện hoặc PCB do quá trình reflow ở nhiệt độ cao.

Các tính năng cốt lõi

• Điểm nóng chảy thấp: Điểm nóng chảy của các hợp kim thông thường (ví dụ: Sn42/Bi58) khoảng 138℃ (thấp hơn nhiều so với 217℃ của kem hàn nhiệt độ cao), giảm hiệu quả thiệt hại do ứng suất nhiệt đối với các linh kiện nhạy cảm với nhiệt (ví dụ: hạt đèn LED, linh kiện đóng gói bằng nhựa).
• Tuân thủ môi trường: Không chì, không halogen (một số sản phẩm), tuân thủ các chỉ thị ROHS, REACH và các chỉ thị khác, đáp ứng các yêu cầu môi trường của ngành sản xuất điện tử hiện đại.
• Hiệu suất hàn:
  • Khả năng thấm ướt tốt: Có thể nhanh chóng lan rộng và làm ướt các pad và chân linh kiện, tạo thành mối hàn đầy đặn.
  • Tỷ lệ bọt khí/lỗ rỗng thấp: Công thức trợ hàn đặc biệt giảm sự tạo khí trong quá trình hàn, giảm tỷ lệ làm lại.
  • Khả năng chống cầu nối: Không dễ bị xẹp sau khi in, hiếm khi xảy ra đoản mạch giữa các chân sau khi reflow.
• Khả năng thích ứng với quy trình:
  • Cửa sổ quy trình reflow rộng: Cho phép phạm vi dao động nhiệt độ lớn hơn, phù hợp với các loại thiết bị hàn reflow khác nhau.
  • Thích hợp cho in ống/hút bằng kim tiêm: Một số mẫu (ví dụ: X5) được thiết kế đặc biệt để phân phối với độ chính xác cao, phù hợp cho các linh kiện nhỏ.
• Lưu trữ và sử dụng:
  • Cần bảo quản lạnh ở 5-10℃, thời hạn sử dụng khoảng 6 tháng.
  • Trước khi sử dụng, cần làm ấm đến nhiệt độ phòng trong 2-4 giờ để tránh hút ẩm gây ra các hạt thiếc.
  • Khuấy đều trước khi sử dụng, không đổ kem hàn chưa sử dụng hết trở lại hộp ban đầu để tránh nhiễm bẩn.

Hợp kim và ứng dụng tiêu biểu

Hợp kim cốt lõi của kem hàn không chì nhiệt độ thấp là dòng Sn-Bi (ví dụ: Sn42/Bi58); một số sản phẩm sẽ thêm một lượng nhỏ bạc để tăng cường độ bền cơ học. Các kịch bản ứng dụng chính của nó bao gồm:

• Sản phẩm LED cao cấp: Như hạt đèn LED, màn hình LED, tránh hiện tượng suy giảm cường độ sáng hoặc biến dạng vỏ do nhiệt độ cao.
• Linh kiện nhạy cảm với nhiệt: Như cảm biến, bảng bảo vệ pin, linh kiện vỏ nhựa, ngăn ngừa hư hỏng cấu trúc bên trong do nhiệt độ cao.
• Các trường hợp vật liệu nền SMT có khả năng chịu nhiệt kém: Như PCB mềm (FPC), PCB mỏng, giảm nguy cơ biến dạng do nhiệt.