Trong ngành sản xuất linh kiện điện tử, thiết kế phòng sạch SMT (Surface Mount Technology) đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo chất lượng hàn, gắn chip và độ tin cậy của sản phẩm. Tuy nhiên, nhiều nhà máy vẫn mắc phải các lỗi cơ bản trong quá trình thiết kế như lựa chọn sai loại thiết bị lọc khí, bố trí FFU không hợp lý hay tính toán sai lưu lượng gió theo tiêu chuẩn ACR. Bài viết này, VCR sẽ chỉ ra 3 lỗi phổ biến khi thiết kế phòng sạch SMT, giúp doanh nghiệp tối ưu hiệu suất sản xuất và đạt chuẩn ISO 14644.

1. Thiết kế hệ thống lọc khí không phù hợp với cấp độ sạch ISO

Trong phòng sạch SMT, việc duy trì cấp độ sạch ổn định là điều kiện tiên quyết để đảm bảo chất lượng hàn và gắn linh kiện. Tuy nhiên, một sai lầm phổ biến là lựa chọn sai loại thiết bị lọc khí, dẫn đến không đạt yêu cầu về ISO 14644.

Vấn đề thường gặp:

• Lắp đặt HEPA Box thay vì FFU trong khu vực yêu cầu ISO 5-6 khiến lưu lượng khí không ổn định, không đủ vận tốc dòng chảy tầng (laminar flow), gây nhiễu loạn không khí tại điểm gắn chip.
• Không tính toán lưu lượng gió theo tiêu chuẩn ACR (Air Changes per Hour) khiến tỷ lệ thay đổi không khí thấp, thời gian tái lập sạch kéo dài sau mỗi lần mở cửa hoặc thao tác.

Giải pháp đề xuất:

• Phân chia cấp độ sạch rõ ràng cho từng khu vực trong SMT: ví dụ khu vực in kem hàn và pick & place nên đạt ISO 6-7, khu vực gắn chip BGA cần ISO 5.
• Trang bị FFU (Fan Filter Unit) tích hợp lọc HEPA H14 tại các khu vực trọng yếu giúp duy trì tốc độ gió ổn định, loại bỏ tới 99,995% hạt bụi 0.3 µm.
• Thiết kế hệ thống lưu hồi khí và cân bằng áp suất đúng chuẩn, kết hợp đo lường ACR theo hướng dẫn ISO 14644 để đảm bảo hiệu suất phòng sạch.

Gợi ý thiết bị phù hợp:

• FFU cho SMT cấp ISO 5-6: Giải pháp tối ưu cho khu vực yêu cầu dòng khí một chiều tốc độ cao.
• HEPA Box: Sử dụng cho hành lang, khu phụ trợ không yêu cầu laminar flow.

2. Bố trí dòng khí không đảm bảo nguyên tắc luồng một chiều

Một trong những nguyên tắc cốt lõi trong thiết kế phòng sạch SMT là kiểm soát luồng không khí theo chiều từ sạch nhất đến bẩn hơn. Tuy nhiên, sai sót trong layout ban đầu có thể khiến toàn bộ hệ thống lọc khí hoạt động kém hiệu quả.

Vấn đề thường gặp:

• Thiết kế luồng khí thiếu logic: đặt FFU sát vách, không tạo hành lang sạch (clean corridor) → khí sạch không có đường di chuyển mạch lạc.
• Tái nhiễm bụi do dòng khí xoáy, tích tụ hạt bụi hoặc ion âm tại các “góc chết” - khu vực không được lưu thông khí hiệu quả.
• Tĩnh điện không được đẩy ra ngoài, gây nguy cơ ESD phá hỏng vi mạch trong quá trình gắn chip, kiểm tra AOI.

Giải pháp đề xuất:

• Thiết kế hệ thống luồng khí theo nguyên tắc trần xuống sàn (top-down flow): khí sạch được thổi từ trần FFU xuống và thu hồi qua khe hút sàn hoặc ống hồi khí đặt thấp.
• Tạo vùng “clean corridor”: đặt FFU theo dãy ở giữa phòng thay vì dồn về một bên, giúp khí phân bổ đều, không gây dòng khí hỗn loạn.
• Tối ưu layout máy móc theo hướng khí sạch: đặt máy pick & place, hàn reflow, AOI… theo thứ tự luồng khí di chuyển để tránh nhiễm chéo.

Mẹo kỹ thuật:

• Giữ khoảng cách từ FFU đến vách tối thiểu 60-80 cm.
• Bố trí khe hút khí dọc chân tường hoặc dưới sàn để đảm bảo thu hồi bụi hiệu quả.

Xem thêm: Ứng dụng phòng sạch điện tử trong sản xuất màn hình OLED và LCD

3. Thiếu kiểm soát tĩnh điện (ESD) ngay từ giai đoạn thiết kế

Trong nhà máy SMT, nơi thường xuyên thao tác với các linh kiện nhạy cảm như IC, BGA, QFN…, việc kiểm soát tĩnh điện không chỉ là khuyến nghị - mà là bắt buộc. Tuy nhiên, nhiều dự án lại chỉ bắt đầu nghĩ đến ESD sau khi phòng sạch đã hoàn thiện, gây tốn kém và khó kiểm soát toàn diện.

Vấn đề thường gặp:

• Không tích hợp các giải pháp chống tĩnh điện trong bản vẽ thiết kế ban đầu, dẫn đến khó bố trí tiếp địa hoặc cải tạo lại mặt sàn.
• Chỉ trang bị vòng đeo tay ESD hoặc thảm cao su, mang tính đối phó hơn là kiểm soát toàn diện.
• Không có hệ thống trung hòa ion (ionizer) → tĩnh điện sinh ra từ thao tác hoặc dòng khí vẫn tồn tại trong khu vực gắn chip, gây hỏng vi mạch.

Giải pháp đề xuất:

• Thiết kế mặt sàn ESD chống tĩnh điện ngay từ đầu (resistance từ 10⁶-10⁹ Ω): vật liệu có thể là vinyl ESD, epoxy ESD hoặc gạch vinyl dẫn điện.
• Bố trí bề mặt làm việc bằng inox hoặc tấm ESD chuyên dụng, nối đất đúng chuẩn IEC 61340-5-1.
• Lắp đặt ionizer tĩnh điện ngay tại vị trí Pick & Place, máy hàn reflow, kết hợp lọc HEPA để không thổi bụi ngược lên linh kiện.
• Xây dựng SOP kiểm soát ESD rõ ràng, phân quyền và huấn luyện nhân sự định kỳ (ví dụ: quy trình test vòng tay ESD mỗi ca làm việc).

Gợi ý tích hợp:

• Gắn bộ trung hòa ion treo trần hoặc để bàn tại các line SMT chính.
• Dùng máy kiểm tra vòng đeo tay & giày ESD tự động tại khu vực airlock để đảm bảo tuân thủ 100%.

4. Bảng tổng hợp lỗi & cách khắc phục trong thiết kế phòng sạch SMT

Xem thêm: Vai trò của phòng sạch điện tử trong sản xuất pin và thiết bị lưu trữ năng lượng

5. Câu hỏi thường gặp

1. Phòng sạch SMT nên dùng FFU hay HEPA Box?

→ Nên dùng FFU cho các khu vực chính như hàn, gắn linh kiện - nơi yêu cầu dòng khí một chiều (laminar flow) và cấp độ sạch cao.
→ HEPA Box chỉ nên sử dụng cho khu vực phụ trợ, hành lang, hoặc nơi không yêu cầu kiểm soát tốc độ gió nghiêm ngặt.

2. Cấp độ sạch tối thiểu cho phòng SMT là bao nhiêu?

→ Theo tiêu chuẩn ISO 14644, cấp độ sạch thường được khuyến nghị là ISO 7 cho toàn bộ phòng sản xuất SMT.
→ Với các vị trí nhạy cảm như máy pick & place, hàn reflow, kiểm tra AOI, nên thiết kế đạt ISO 5-6 để đảm bảo chất lượng linh kiện không bị ảnh hưởng bởi hạt bụi siêu nhỏ.

3. Có cần thiết kế hệ thống ESD ngay từ đầu không?

→ Có. Việc không tích hợp ESD từ giai đoạn thiết kế sẽ gây khó khăn lớn khi lắp đặt sau này, làm tăng chi phí, gián đoạn vận hành và khó đạt các chứng nhận như IPC-A-610 hay IEC 61340.
→ Tốt nhất nên lồng ghép các giải pháp sàn ESD, bàn ESD, ionizer và quy trình kiểm soát tĩnh điện ngay từ bản vẽ.

6. Tránh sai từ bản vẽ - Tiết kiệm hàng tỷ chi phí sửa đổi

Thiết kế phòng sạch cho nhà máy SMT không đơn thuần là bố trí máy móc và hệ lọc khí - mà là một hệ sinh thái kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi hiểu rõ tiêu chuẩn ISO 14644, ESD và nguyên lý luồng khí.
Chỉ một sai sót nhỏ trong giai đoạn thiết kế có thể dẫn đến hậu quả lớn: sản phẩm lỗi, chi phí vận hành cao, không đạt kiểm định.

Cần tư vấn thiết kế phòng sạch SMT chuẩn ISO & ESD?

VCR đã đồng hành với hàng trăm nhà máy điện tử tại Việt Nam - từ tư vấn layout, thiết kế bản vẽ MEP đến cung cấp thiết bị FFU, ionizer, sàn ESD...

Hotline: 090.123.9008
Email: [email protected]
Website: https://phongsachdientu.com/

Diep VCR