Trong ngành điện tử có hai loại nhà máy hay bị gọi chung là "làm bo mạch": nhà máy sản xuất tấm mạch in trần, tức tấm nhựa sợi thuỷ tinh có đường đồng, và nhà máy lắp ráp bo, tức hàn linh kiện lên tấm mạch đó. Loại thứ nhất là ngành hoá chất – mạ – khắc, nặng về xử lý nước thải; loại thứ hai là ngành lắp ráp tự động với dây chuyền hàn dán bề mặt, gọi tắt theo tiếng Anh là SMT.
Nhầm hai loại này là lỗi phổ biến nhất của người mới đi tìm xưởng: gửi thiết kế mạch cho xưởng SMT rồi chờ họ "làm luôn tấm mạch", hoặc hỏi nhà máy mạch in xem có hàn linh kiện không. Bài này tách bạch hai loại, đi qua công đoạn chính của mỗi loại và những điều cần biết khi chọn xưởng.
Hai loại nhà máy, so cạnh nhau
Bảng dưới so sánh ở mức nguyên lý để bạn nhận ra mình đang cần loại nào.
| Tiêu chí | Nhà máy mạch in trần | Nhà máy lắp ráp bo (SMT và cắm chân) |
|---|---|---|
| Đầu vào | Tấm phủ đồng, hoá chất, mực phủ | Tấm mạch trần, linh kiện, kem hàn |
| Đầu ra | Tấm mạch trần đã khoan, mạ, phủ mực | Bo mạch đã gắn linh kiện, đã kiểm |
| Công nghệ chính | Chụp ảnh mạch, khắc, ép lớp, khoan, mạ đồng | In kem hàn, gắp đặt, hàn đối lưu, hàn sóng |
| Vấn đề môi trường | Nước thải chứa đồng, hoá chất khắc, mạ — rất đáng kể | Khói hàn, chất thải linh kiện, ít nước thải |
| Quy mô tối thiểu | Lớn, vốn và hệ thống xử lý nước thải đắt | Vừa, có xưởng nhỏ chạy một hai chuyền |
| Ở Việt Nam | Có vài nhà máy lớn vốn nước ngoài, số lượng tăng gần đây | Nhiều, cả doanh nghiệp trong nước |
Trên thực tế, đơn hàng nhỏ ở Việt Nam thường đi theo đường: xưởng SMT nhận thiết kế, đặt tấm mạch trần ở nhà máy mạch in (trong nước hoặc nước ngoài), mua linh kiện, rồi hàn và giao bo hoàn chỉnh. Bạn trả lời được câu "ai chịu trách nhiệm tấm mạch" ngay từ đầu sẽ tránh được nhiều tranh cãi khi bo lỗi.
Một tấm mạch in trần được làm ra thế nào
Với tấm mạch nhiều lớp, quy trình dài và nhiều vòng lặp; dưới đây là trình tự rút gọn theo nguyên lý.
- Chuẩn bị lớp trong: tấm phủ đồng được làm sạch, phủ lớp cảm quang, chiếu sáng qua phim hoặc chụp trực tiếp bằng laser để in hình đường mạch.
- Khắc: dung dịch khắc ăn mòn phần đồng không được bảo vệ, chỉ để lại đường mạch; kiểm tra quang học tìm đứt, chạm.
- Ép lớp: các lớp trong xếp xen với tấm cách điện, ép dưới nhiệt và áp suất thành một khối.
- Khoan: máy khoan tốc độ cao hoặc laser tạo lỗ nối giữa các lớp và lỗ cắm linh kiện.
- Mạ đồng lỗ: phủ đồng lên thành lỗ để nối điện các lớp; đây là công đoạn hoá chất nặng nhất.
- Lớp ngoài và phủ mực: in và khắc đường mạch mặt ngoài, phủ mực cách điện (thường màu xanh), in ký hiệu.
- Xử lý bề mặt điểm hàn: phủ thiếc, mạ vàng hoá học hoặc phủ hữu cơ chống oxy hoá tuỳ yêu cầu.
- Cắt tạo hình và kiểm điện: phay theo đường viền, kiểm thông mạch và cách điện từng tấm.
Từ trình tự này, bạn thấy vì sao nhà máy mạch in luôn đặt nặng xử lý nước thải và quản lý hoá chất: gần như công đoạn nào cũng có bể dung dịch. Theo Luật Bảo vệ môi trường 2020, loại hình này phải có hồ sơ môi trường và hệ thống xử lý phù hợp; nhiều địa phương chỉ cho đặt trong khu, cụm công nghiệp có hạ tầng xử lý.
Dây chuyền SMT: in, gắp đặt, hàn, soi
Dây chuyền hàn dán bề mặt là một hàng máy nối nhau bằng băng tải. Đầu chuyền, máy in đặt tấm khuôn thép mỏng lên bo và gạt kem hàn qua các lỗ khuôn, để lại từng chấm kem đúng vị trí chân linh kiện. Ngay sau đó, nhiều nhà máy đặt máy kiểm tra kem hàn đo thể tích từng chấm, vì phần lớn lỗi hàn sinh ra từ khâu in.
Tiếp theo là máy gắp đặt: đầu hút chân không nhặt linh kiện từ cuộn băng hoặc khay, camera nhận dạng vị trí và góc, rồi đặt xuống bo. Chuyền tốc độ cao có vài máy nối tiếp, máy đầu đặt linh kiện nhỏ, máy sau đặt chip lớn. Bo đi vào lò hàn đối lưu với nhiều vùng nhiệt; đường cong nhiệt độ theo thời gian, gọi là profile, phải được cài và đo đúng cho từng loại bo, vì nóng quá làm hỏng linh kiện, nguội quá làm mối hàn không ngấu.
Cuối chuyền là máy kiểm tra quang học tự động soi từng mối hàn, so với mẫu chuẩn để phát hiện thiếu linh kiện, lệch, dựng đứng, chạm thiếc. Linh kiện có chân nằm dưới thân như BGA cần chụp tia X theo mẫu. Bo qua được các trạm này mới sang kiểm điện và kiểm chức năng.
Linh kiện cắm chân, hàn sóng và việc còn làm bằng tay
Không phải linh kiện nào cũng dán được. Tụ lớn, biến áp, rơ le, đầu nối chịu lực, cầu chì thường có chân cắm xuyên lỗ. Ở nhà máy, phần này đi qua công đoạn cắm linh kiện bằng tay hoặc máy cắm, rồi hàn bằng máy hàn sóng: bo chạy qua một làn sóng thiếc nóng chảy, chân linh kiện được hàn đồng loạt. Bo có cả linh kiện dán ở mặt dưới thì phải dùng khay che hoặc hàn chọn lọc từng điểm.
Ở các xưởng vừa và nhỏ, khu hàn tay vẫn còn quan trọng: hàn linh kiện lớn, sửa mối hàn lỗi, gắn dây ra bo. Chất lượng mối hàn tay phụ thuộc nhiều vào tay nghề; xưởng tốt có thợ được đào tạo theo tiêu chuẩn chấp nhận lắp ráp điện tử phổ biến trong ngành và có tiêu chí kiểm bằng hình ảnh tại bàn.
Bo mạch dùng ngoài trời, trong xe, trong môi trường ẩm còn có thể được phủ lớp keo bảo vệ mỏng hoặc đổ keo kín. Đây là công đoạn phụ nhưng hay bị quên khi người đặt hàng không nói rõ môi trường sử dụng.
Lỗi hàn hay gặp trên bo SMT và nguyên nhân thường gặp
Người mới vào ngành hay nghe kỹ thuật viên nói những từ như "dựng bia", "cầu thiếc", "hàn lạnh". Bảng dưới gom các lỗi phổ biến và chỗ thường phải tìm nguyên nhân. Đây là kinh nghiệm chung của ngành, không thay cho phân tích từng trường hợp.
| Lỗi | Biểu hiện | Nơi thường tìm nguyên nhân |
|---|---|---|
| Cầu thiếc | Thiếc nối hai chân liền nhau | Kem in quá nhiều, khuôn bẩn hoặc lệch, áp lực đặt linh kiện lớn |
| Dựng bia | Linh kiện nhỏ dựng đứng một đầu | Hai đầu nóng chảy không đều, lượng kem hai bên lệch, đệm hàn thiết kế không cân |
| Thiếu thiếc, hàn lạnh | Mối hàn xám, không ôm chân | Kem in thiếu, profile lò chưa đủ nhiệt, kem hàn để lâu ngoài tủ lạnh |
| Bi thiếc | Hạt thiếc nhỏ rải trên bo | Kem hút ẩm, nung trước quá nhanh, khuôn in không sạch mặt dưới |
| Rỗng trong mối hàn | Lỗ khí thấy khi chụp tia X | Kem hàn, thiết kế đệm lớn, profile lò, bo hút ẩm |
| Lệch, thiếu linh kiện | Linh kiện xoay góc hoặc không có | Chương trình máy đặt, đầu hút mòn, cuộn linh kiện cấp sai |
Điều đáng nhớ là phần lớn lỗi bắt nguồn từ khâu in kem hàn và từ quản lý vật tư, không phải từ máy đắt hay rẻ. Một xưởng nhỏ giữ kỷ luật lau khuôn, bảo quản kem hàn lạnh đúng cách, ghi nhật ký lò đều đặn thường cho chất lượng ổn định hơn xưởng có máy tốt mà làm ẩu.
Điều cần hỏi khi chọn xưởng lắp ráp bo
Họ mua linh kiện hay bạn cấp? Xưởng mua giúp tiện nhưng bạn cần biết nguồn mua, vì linh kiện trôi nổi, tháo máy cũ là nguyên nhân lỗi khó tìm nhất. Bạn cấp thì phải tính hao hụt đầu cuộn và cách bảo quản.
Họ bảo quản linh kiện nhạy ẩm ra sao? Chip đóng gói nhựa hút ẩm, khi qua lò có thể nứt bên trong. Xưởng nghiêm túc có tủ khô, quy định thời gian mở túi và quy trình sấy lại.
Họ có những trạm kiểm nào? Ít nhất là soi quang học tự động; với bo có chip chân dưới thân thì cần tia X; với số lượng lớn nên có đồ gá kiểm chức năng.
Họ có chuyền riêng cho hàn không chì không? Thị trường xuất khẩu nhiều nơi yêu cầu không chì và hạn chế một số chất; xưởng cần tách vật tư, nhiệt độ lò và hồ sơ cho từng loại.
Họ lưu hồ sơ lô thế nào? Bo lỗi sau ba tháng chỉ truy được nguyên nhân khi xưởng còn giữ profile lò, lô kem hàn, lô linh kiện của ngày sản xuất đó.
Mạch in và lắp ráp bo ở Việt Nam: vài nét định tính
Mảng lắp ráp bo mạch có mặt khá rộng ở Việt Nam: từ nhà máy rất lớn của tập đoàn lắp ráp thiết bị, nhà máy dịch vụ sản xuất điện tử vốn nước ngoài nhận đơn đa khách hàng, tới các xưởng trong nước ở Hà Nội, Bắc Ninh, TP.HCM nhận đơn vài trăm tới vài chục nghìn bo. Xưởng trong nước thường mạnh ở đơn nhỏ, đổi mẫu nhanh, sẵn sàng làm thử.
Một hướng khác đáng chú ý là các nhà máy lắp ráp bo cho ngành ô tô, thiết bị y tế, thiết bị công nghiệp. Những ngành này đặt yêu cầu truy xuất và ổn định cao hơn hàng tiêu dùng, số lượng mỗi mã ít hơn nhưng vòng đời sản phẩm dài hơn nhiều năm. Xưởng muốn đi vào đây phải chuẩn bị hệ thống chất lượng theo chuẩn riêng của từng ngành, và chấp nhận vòng đánh giá dài trước khi có đơn đầu tiên.
Mảng tấm mạch in trần thì mới hơn và tập trung hơn: một số nhà máy vốn nước ngoài ở phía Bắc và phía Nam, phục vụ chủ yếu khách lắp ráp lớn. Đơn nhỏ tấm mạch phức tạp vẫn thường đặt ở nước ngoài rồi nhập về. Khi đánh giá một xưởng nói "làm trọn gói", hãy hỏi thẳng tấm mạch do ai làm và ở đâu; câu trả lời rõ ràng là dấu hiệu tốt.
Câu hỏi thường gặp
SMT là viết tắt của gì?
SMT là viết tắt của công nghệ gắn bề mặt trong tiếng Anh: linh kiện được đặt và hàn trực tiếp lên mặt bo, không cần chân cắm xuyên lỗ. Trong xưởng, chữ SMT thường dùng để chỉ cả dây chuyền máy in kem hàn, gắp đặt và lò hàn.
PCB và PCBA khác nhau thế nào?
PCB là tấm mạch in trần, chỉ có đường đồng và lỗ. PCBA là tấm mạch đã gắn và hàn linh kiện. Hai thứ thường do hai loại nhà máy khác nhau làm, nên khi đặt hàng cần nói rõ bạn cần loại nào.
Vì sao làm bo mẫu đắt hơn nhiều so với làm số lượng lớn?
Mỗi mẫu bo cần làm khuôn in kem hàn, lập chương trình máy gắp đặt, cài và đo profile lò, chuẩn bị đồ gá. Các chi phí chuẩn bị này gần như cố định, chia cho vài chục bo thì đơn giá cao, chia cho vài chục nghìn bo thì nhỏ.
Hàn không chì có khó hơn hàn có chì không?
Hợp kim không chì nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn và chảy loang kém hơn, nên cửa sổ nhiệt của lò hẹp hơn và mối hàn trông kém bóng. Xưởng có kinh nghiệm vẫn hàn tốt, nhưng cần profile riêng và linh kiện chịu được nhiệt cao hơn.
Bo mạch bị lỗi sau khi giao thì ai chịu trách nhiệm?
Tuỳ thoả thuận, nhưng nguyên tắc là phân tích nguyên nhân trước: lỗi thiết kế thuộc bên thiết kế, lỗi tấm mạch thuộc nhà làm tấm mạch, lỗi mối hàn và linh kiện lắp sai thuộc xưởng lắp ráp. Vì vậy hồ sơ lô và mẫu lưu rất quan trọng.
Xưởng nhỏ có làm được bo có chip chân dưới thân không?
Làm được nếu có máy in, máy đặt đủ chính xác và lò hàn ổn định, nhưng nên hỏi họ kiểm bằng gì. Không có máy chụp tia X thì không có cách nào nhìn thấy mối hàn dưới chip, chỉ biết qua kiểm điện.