Hàn nguội là một vấn đề thường gặp ở các nhà sản xuất và kỹ thuật viên thiếu kinh nghiệm, dẫn đến sản phẩm kém chất lượng, không đáng tin cậy và tất nhiên là gây ra sự không hài lòng của khách hàng. Hàn là một bước quan trọng trong lắp ráp mạch in (PCB), và nếu thực hiện không đúng cách, sản phẩm có thể bị trục trặc, hoặc trong trường hợp xấu nhất là hỏng hoàn toàn hoặc bị đoản mạch, gây ra tia lửa điện.

Vậy chính xác thì hàn nguội là gì? Tại sao nó gây ra vấn đề? Tại sao nó lại xảy ra đặc biệt nhiều ở các sản phẩm kém chất lượng? Và làm thế nào để giải quyết những vấn đề này? Đây đều là những câu hỏi hay, và chúng ta sẽ cố gắng trả lời chúng ở đây.

Hàn là gì?

Trước khi đi sâu vào kỹ thuật hàn nguội, chúng ta cần hiểu hàn là gì. Hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại đều có bảng mạch in, nơi các linh kiện điện tử được kết nối bằng các đầu nối nóng chảy được phủ một lớp hợp kim dẫn điện như thiếc và chì, ở dạng dung dịch (hàn chảy lại), dạng que (hàn sóng) hoặc dạng dây (hàn tay).

Các linh kiện này thường rất nhỏ và cần các dụng cụ chuyên dụng để kết nối chính xác. Các kết nối phải được thực hiện đúng cách để đảm bảo dòng điện chạy sạch và hiệu quả. Một trong những dụng cụ đó là mỏ hàn, một thiết bị hình bút được sử dụng để đưa kim loại nóng chảy tạo mối nối giữa các linh kiện điện. Các mối nối này phải chắc chắn, gọn gàng và hoàn chỉnh để đảm bảo dòng điện chạy ổn định và hiệu quả. Hàn chảy lại và hàn sóng thường yêu cầu thiết bị công nghiệp phức tạp hơn để thực hiện đúng cách. Thiết bị này bao gồm khuôn mẫu, máy in, lò nung chảy lại và máy hàn sóng.

Hàn nguội là gì và quá trình này diễn ra như thế nào?

Khi mối hàn không được thực hiện hiệu quả, chẳng hạn như khi chất hàn nóng chảy bị vón cục, lỏng hoặc không đều, nó sẽ làm giảm hiệu suất về lâu dài. Cấu trúc của khối chất hàn bị suy giảm và dần dần bị phá vỡ, làm giảm dòng điện. Mối hàn kém này được gọi là hàn nguội.

Lỗi này khá phổ biến trong quá trình lắp ráp của người không có kỹ năng. Có một số nguyên nhân dẫn đến điều này, một trong số đó là việc sử dụng chất hàn kém chất lượng, chẳng hạn như dây hàn không đạt tiêu chuẩn. Một nguyên nhân khác là việc sử dụng mỏ hàn không hiệu quả hoặc bị lỗi.

Các nhà sản xuất theo hợp đồng giá rẻ có thể thiếu đào tạo hoặc quy trình để đảm bảo chất lượng mạch in (PCBA) nhất quán. Họ thường chào giá thấp để giành được càng nhiều dự án càng tốt, dẫn đến công việc vội vàng với lợi nhuận tối thiểu. Hàn đòi hỏi độ chính xác và sự chú ý đến chi tiết, điều mà các nhà sản xuất giá rẻ thường thiếu khi chịu áp lực về thời gian. Do đó, công việc thường được hoàn thành nhanh hơn mức cần thiết, dẫn đến chất lượng hàn kém.

Các nhà sản xuất giàu kinh nghiệm hơn có nguồn lực và đội ngũ để thực hiện kiểm tra đảm bảo chất lượng nhằm đảm bảo mối hàn đạt tiêu chuẩn. Nếu không có các lựa chọn như vậy và việc kiểm tra lặp lại trong quá trình sản xuất, hiện tượng hàn nguội là một kết quả thường gặp và đáng tiếc.

Phát hiện và kiểm tra các mối hàn nguội.

Mặc dù hầu hết những người đam mê điện tử và kỹ sư đều có thể thực hiện hàn cơ bản, nhưng hàn chính xác đòi hỏi hàng giờ luyện tập và đào tạo. Điều này không có nghĩa là không có phương pháp nào để phát hiện hoặc kiểm tra các kết nối linh kiện sau khi hàn xong. Cuối cùng, bất kỳ bảng mạch in (PCB) nào cũng cần được kiểm tra bằng một cách nào đó để đảm bảo nó hoạt động như mong muốn. Nếu không làm vậy, kỹ sư/công ty sẽ mất đi cơ hội kinh doanh với khách hàng. Do đó, việc kiểm tra và xác minh công việc trước khi giao sản phẩm cuối cùng là điều có lợi nhất cho họ. Có hai phương pháp chính để kiểm tra các mối hàn nguội.

Quan sát trực quan

Bài kiểm tra đầu tiên là kiểm tra bằng mắt thường. Đây là phương pháp thực tế và đơn giản nhất để phát hiện các vấn đề về mối hàn nguội và xác định chất lượng của mối nối. Quan sát bằng mắt thường có thể giúp phát hiện xem một mối nối có được coi là hàn nguội hay không; nếu nó trông không đều, lồi lõm hoặc có hình dạng bất thường.

Mặc dù kiểm tra bằng mắt thường là một bước khởi đầu tốt, nhưng vì các bộ phận liên quan rất nhỏ, nên cần có một số dụng cụ nhất định để hoàn thành công việc này một cách chính xác. Chúng bao gồm ánh sáng đầy đủ và kính lúp. Chiếu ánh sáng mạnh từ đèn pin vào khu vực cụ thể được quan sát qua kính lúp sẽ giúp phát hiện các mối hàn bị biến dạng, hư hỏng hoặc không đều. Ánh sáng chiếu vào mối hàn không được xuyên qua nó; nếu có, điều đó cho thấy độ bám dính của chất hàn kém hoặc không đủ. Hơn nữa, nếu mối hàn trông lồi lõm, điều đó có nghĩa là nhiệt lượng được áp dụng trong quá trình hàn không đủ, điều này không an toàn vì khi bộ phận nóng lên do nhiệt lượng sinh ra từ dòng điện chạy qua, lớp hàn có thể bị nứt và bong ra.

Kiểm tra đồng hồ vạn năng

Có hai phương pháp chính để kiểm tra mối hàn. Phương pháp đầu tiên là đặt đồng hồ vạn năng ở thang đo điện trở 1000 ôm, sau đó nối hai đầu cực với nhau và kiểm tra xem điện trở có bằng 0 ôm hay không để xác minh rằng mối nối hoạt động tốt. Phương pháp thứ hai là nối mỗi đầu cực với điểm đối diện. Nếu điện trở hiển thị 0 ôm , thì mối nối đạt yêu cầu.

Một phương pháp kiểm tra khác là chuyển đồng hồ vạn năng sang chế độ kiểm tra thông mạch, nối hai đầu cực với nhau và lắng nghe tiếng bíp. Tiếng bíp cho biết có thông mạch. Nối hai đầu của mối hàn nghi ngờ bị lỏng có thể không phát ra tiếng bíp, có nghĩa là cần phải hàn lại. Nếu nghe thấy tiếng bíp, mối hàn đang hoạt động bình thường.

Sửa chữa các mối hàn nguội

Nếu phát hiện các mối hàn nguội, chúng phải được sửa chữa để tránh gây ra sự cố. Trước khi sửa chữa, điều quan trọng là phải hiểu loại mối hàn nguội đang gặp phải.

Hàn nguội phân tán

Một loại hàn nguội xảy ra khi người thợ điện đang sử dụng thiếc nóng chảy và mỏ hàn bị di chuyển. Hiện tượng này được gọi là hàn nguội khuếch tán và có thể nhận biết bằng việc đầu mỏ hàn bị nghiêng, lõm xuống và có vẻ ngoài dạng tinh thể hoặc mờ đục do sự di chuyển của bảng mạch. Việc giữ vị trí ổn định sẽ giúp tránh hiện tượng hàn nguội khuếch tán. Để đảm bảo vị trí ổn định, việc hàn nên được thực hiện trên một bàn làm việc chắc chắn được cố định xuống sàn, hoặc có thể sử dụng bàn làm việc gắn tường. Loại thứ hai đặc biệt phù hợp với những người khó tìm được không gian làm việc ổn định.

Hàn khô nguội

Lượng thiếc hàn không đủ dẫn đến thiếu kim loại cần thiết cho kết nối, gây ra mạch hở không hoàn chỉnh, thường xuất hiện mối hàn mờ. Thiếc hàn tốt phải ướt khi chảy vào mạch để có thể đông cứng, tạo ra kết nối tốt nhất. Mặc dù mạch khô vẫn có thể cho phép dòng điện chạy qua, nhưng nó sẽ dẫn điện không liên tục, dẫn đến điện trở cao và nhiễu tín hiệu.

Hàn nguội thông thường

Nếu vị trí của dụng cụ không ổn định, các dụng cụ được sử dụng cho công việc có thể không đủ hiệu quả. Theo nghĩa đó, dụng cụ chính (mỏ hàn) có thể là nguồn gốc của vấn đề. Để tránh hiện tượng hàn nguội do mỏ hàn gây ra, điều quan trọng là phải làm sạch đầu mỏ hàn trước khi bắt đầu làm việc. Hiệu suất của dụng cụ cũng dễ bị ảnh hưởng bởi bụi. Do đó, để giảm thiểu nhu cầu làm sạch kỹ lưỡng, mỏ hàn nên được bảo quản trong hộp hoặc thùng kín và hạn chế tối đa tiếp xúc với bụi khi không sử dụng.

Hơn nữa, mỏ hàn phải được làm nóng đủ để đạt hiệu suất tối ưu. Điểm nóng chảy phụ thuộc vào vật liệu được hàn. Ví dụ, chất hàn SN96, một hợp kim không chì, có thời gian hóa dẻo ngắn hơn do điểm nóng chảy tương đối thấp so với các vật liệu khác.

Các loại sự cố hàn nguội khác.

Mặc dù hiếm gặp, nhưng nếu điện trở tại mối hàn quá cao, hợp kim hàn sẽ không cháy hoàn toàn. Điều này có thể làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện tử và thậm chí có thể khiến chúng hoạt động sai chức năng đột ngột. Việc hàn không hoàn chỉnh do các vấn đề về điện trở như vậy cũng sẽ khiến các thiết bị điện tử tiêu thụ nhiều điện năng hơn và mạch điện bị quá nhiệt.

Thực tiễn tốt nhất

Mối hàn nguội là kết quả không mong muốn của việc làm việc vội vàng và thiếu chính xác, đặc biệt là đối với những người muốn hoàn thành công việc nhanh chóng. Mối hàn nguội thường xuyên có thể dẫn đến hỏng sản phẩm và gây thiệt hại về tài chính cũng như uy tín cho thương hiệu bán sản phẩm đó.

Để tránh tối đa các vấn đề về hàn nguội, có một số biện pháp thực hành tốt nhất được khuyến nghị khi hàn các linh kiện điện tử.

• Hãy sử dụng thiết bị và vật liệu tốt nhất. Vật liệu chất lượng cao sẽ tạo ra các mối hàn dẫn điện tốt hơn.
• Lượng thiếc hàn sử dụng càng ít thì khả năng thiếc hàn thừa dẫn đến mối hàn kém chất lượng càng thấp.
• Bảo quản dây điện, thanh kim loại và mỏ hàn trong hộp kín để tránh ẩm.
• Hãy đảm bảo rằng phôi cần hàn đã được làm nóng đủ.
• Hãy đầu tư vào một chiếc máy thổi khí nóng có thể làm nóng nhanh các vật liệu dẫn điện.
• Việc hàn cần được thực hiện trên một mặt bàn ổn định hoặc trong môi trường hoàn toàn yên tĩnh.

Lời kết

Việc sử dụng vật liệu không chính xác hoặc kém chất lượng, cũng như làm việc vội vàng, có thể dẫn đến các mối hàn kém chất lượng. Khi các mối hàn kém chất lượng bị hư hỏng, sản phẩm sẽ tiêu thụ quá nhiều điện năng, quá nhiệt và hoạt động sai chức năng, cuối cùng dẫn đến hỏng sản phẩm. Tuân thủ các hướng dẫn trong bài viết này sẽ giúp những người thực hiện công việc hàn tạo ra sản phẩm hiệu quả hơn.