SẢN XUẤT lắp ráp điện THOẠI và BO MẠCH điện tử

SẢN XUẤT LẮP
RẮP ĐIỆN THOẠI
VÀ BO MẠCH ĐIỆN
TỬ

HOÀNG KIM EIC


SẢN XUẤT, LẮP RÁP ĐIỆN THOẠI VÀ BO MẠCH ĐIỆN TỬ
Công ty cổ phần Thuận Phát IMOSO
Khu Công nghệ cao Hòa Lạc - 2007
Các sản phẩm chủ yếu là sản xuất điện thoại di động và bo mạch chủ, hai sản
phẩm này chiếm tới 96% cơ cấu sản phẩm, bên cạnh đó dự án cũng sản xuất điện thoại cố
định nhưng số lượng không lớn, chỉ chiếm 4%.
I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1.1. Mô tả quy trình công nghệ chính
1.1.1. Công nghệ hàn dán linh kiện điện tử
Bảng mạch chính trong điện thoại di động là bảng mạch in (PCBs) được sản xuất
theo công nghệ SMT - công nghệ hàn dán linh kiện điện tử. SMT là giải pháp cấu tạo nên
vi mạch điện tử theo đó những linh kiện (SMX hay linh kiện được hàn dán) sẽ dán trực
tiếp vào bề mặt của bảng mạch in.
Linh kiện SMT thường nhỏ gọn hơn những linh kiện được gắn bằng dây bởi vì
SMT không có dây hoặc có dây nhỏ hơn. SMT có thể có đầu nối ngắn hay dây nối theo
nhiều kiểu đa dạng, bề mặt nối phẳng hoặc tổ hợp các con chip dán là các viên bi hợp
kim siêu nhỏ (BGAs) hay các cổng kết nối trên thân của linh kiện.
1.1.2. Quy trình in tấm dán hợp kim
Tấm dán hợp kim là một hỗn hợp giữa chất gây chảy kim loại và những phần tử
hợp kim cực tiểu. Những phần tử hợp kim này trước đây là một hỗn hợp giữa chì và
thiếc, nhưng do yêu cầu về bảo vệ môi trường, nhà máy Thuận Phát IMOSO sẽ thay thế
hỗn hợp này bằng hỗn hợp không chì. Tấm dán hợp kim được in ở cả hai mặt của bảng
mạch in PCBs. Màn chắn và/hoặc khuôn được thường xuyên làm sạch để duy trì độ chính

xác cao khi in.
1.1.3. Thiết bị dùng trong công nghệ nhặt - và đặt (pick and place)
Quy trình nhặt và đặt được thực hiện trên một chuỗi các máy định vị. Mỗi một
máy nhặt những linh kiện từ dây chuyền cung cấp nguyên liệu (nhặt) và đặt chúng vào
những vị trí đã được xác định trước trên bảng mạch. Ở nhà máy của Thuận Phát IMOSO,


đã sử dụng dây chuyền công nghệ SIPLACE nhặt - và đặt của Siemens với các thiết bị là
SIPLACE HS-50 và SIPLACE F5 HM.
Các linh kiện được gắp nhặt ngay khi bảng mạch in PCBs được vận chuyển đến
vùng định vị. Quy trình (định vị) được tối ưu hóa với tốc độ cao. Trong khi một đầu cần
Thu gom & Đặt đang đặt linh kiện, thì đầu cần thứ hai đã nhặt chuỗi tiếp theo để dây
chuyền hàn dán linh kiện điện tử đảm bảo năng suất cao. Nguyên lý điều biến cho phép
điều chỉnh nhanh và tối ưu hóa quy trình sản xuất.
1.1.4. Lò nung chảy mối hàn hợp kim
Nung chảy mối hàn hợp kim là cách phổ biến nhất để dán linh kiện điện tử vào
bảng mạch in. Mục tiêu của quy trình này là làm nóng chảy những phân tử trong tấm dán
hợp kim, với bề mặt thiết bị và bảng in được gắn kết và sau đó làm cô đặc hợp kim tạo ra
một liên kết luyện kim bền vững. Trong một quy trình nung chảy hợp kim truyền thống
sẽ có 4 công đoạn bao gồm các khâu: khâu làm nóng; ngâm thấm nhiệt nung chảy và làm
nguội.
1.1.5. Kỹ thuật tháo gỡ khối bản mạch in chính
Tháo gỡ khối bản mạch in là một công đoạn trong dây chuyền sản xuất linh kiện
điện tử quy mô lớn, để tăng khối lượng đầu vào của bảng mạch in trong công nghiệp sản
xuất và dây chuyền hàn dán linh kiện điện tử, bảng mạch in PCBs thường được thiết kế
sao cho bảng mạch lớn hơn bao gồm rất nhiều bảng mạch đơn nhỏ hơn sẽ được dùng đến
trong sản phẩm cuối cùng.
Khối bản mạch in này thường được gọi là một khối pano hay các đa khối. Khối
bản mạch in này sẽ được tách nhỏ ra hay "tháo gỡ khối pano" - một công đoạn cụ thể
trong quá trình sản xuất - tùy thuộc vào loại sản phẩm, tháo gỡ khối bảng mạch in có thể

được tiến hành ngay sau quy trình hàn dán linh kiện điện tử , sau quá trình kiểm tra thử
nghiệm vi mạch. Sau khi hàn dán những thiết bị có lỗ - xuyên - xuốt, hay ngay trước quá
trình cuối cùng của dây chuyền sản xuất. Ở nhà máy Thuận Phát IMOSO, công đoạn này
sẽ được tiến hành ngay sau quá trình hàn dán, trước công đoạn kiểm tra thử nghiệm vi
mạch.


Kỹ thuật tháo gỡ khối bảng mạch in chính: có 5 công cụ thường xuyên được ứng
dụng khi tháo gỡ bản mạch in như sau: Công cụ cầm tay, Kéo cắt pizza/kéo cắt hình chữ
V, Kìm bấm, Máy bào, Cưa.
Công cụ tháo gỡ khối bản mạch in DEpanellizer của công ty Đức Rohwdder ứng
dụng trong nhà máy Thuận Phát IMOSO có cấu hình phù hợp với cả kỹ thuật dùng máy
bào hoặc máy cưa.
1.1.6. Điều chỉnh bảng mạch in và kiểm tra thử nghiệm
Sau khi quy trình sản xuất vật lý của bảng mạch chính của điện thoại di động đã
hoàn tất, bản mạch in sẽ được kết nối tự động với thiết bị đo lường và lập chương trình.
Ở đây, bảng mạch sẽ được điều chỉnh để phù hợp với sức chịu đựng của từng cấu
kiện đơn. Công đoạn này được tiến hành bằng cách đo lường tín hiệu đầu ra của bảng
mạch (ví dụ: tần suất, điện năng, quang phổ) và phụ thuộc vào giới hạn của một số phần
mềm được cài đặt trên bảng mạch in có thể ảnh hưởng đến chỉ số này. Cùng lúc đó những
tính năng cơ bản của bản mạch cũng được kiểm tra thử nghiệm.
Tất cả các quy trình này đều được tự động hóa. Những bản mạch không đủ tiêu
chuẩn sẽ được chuyển lại khu vực sửa chữa.
1.2. Dây chuyền lắp ráp thiết bị của nhà máy
Một bảng mạch chính có thể được lắp ráp vào những máy điện thoại di động khác
nhau tùy thuộc vào thương hiệu, chủng loại và từng chiếc khác nhau.
Vì vậy, dây chuyền lắp ráp thiết bị vận hành độc lập và tách khỏi dây chuyền sản
xuất bảng mạch. Dây chuyền này bao gồm các công đoạn chính sau:
1.2.1. Lắp ráp thiết bị
Trong dây chuyền lắp ráp các thiết bị, công đoạn gắn kết các linh kiện (mà không

qua nung chảy) với bảng mạch được tiến hành, ví dụ: màn hình, tai nghe, loa, bàn
phím...và cả khối được gắn kết vào bề mặt của thân điện thoại di động.
Có những dây chuyền lắp ráp thiết bị thủ công, bán - tự động hóa và tự động hóa,
mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng.


Dây chuyền lắp ráp thiết bị tự động sử dụng trong Dự án là của công ty Đức
Baumann và bao gồm những phần tử "phân tử lắp ráp". Mỗi một phân tử lắp ráp này tiến
hành một hay vài bước trong quá trình lắp ráp. Hầu hết các phần tử đều có 1-2 cánh tay
robot sản xuất tại Công ty Thụy Sĩ (Staubli). Giữa các phân tử lắp ráp này, có những phân
xưởng thủ công với chức năng kiểm tra và tiến hành các bước lắp ráp mà robot không
thực hiện được (ví dụ: dây cáp quang có tính linh hoạt cao).
Dây chuyền bán tự động - tự động sử dụng nhiều công đoạn thủ công hơn và ít
robot hơn. Trong cả hai loại dây chuyền này thì công đoạn vít chặt vào thân máy đều
được tiến hành bằng máy vít tự động của công ty Đức Weber. Những cỗ máy tự động này
đảm bảo rằng cac đinh vít đã được vít chặt, nhưng không quá chặt để tránh cho thân máy
không bị vỡ.
Cả hai loại dây chuyền này đều có những ưu/nhược điểm khác nhau:
- Ưu điểm nổi trội của dây chuyền lắp ráp thiết bị tự động: tốc độ và độ chính xác
cao, ít lỗi hơn so với dây chuyền thủ công; thích hợp với quy mô sản xuất tương đối lớn.
- Các ưu điểm nổi trội của dây chuyền lắp ráp thiết bị bán tự động: linh hoạt,
không cần phải điều chỉnh để thích ứng với những đặc điểm riêng của sản phẩm, thích
hợp với quy mô sản xuất nhỏ.
Từ những uu điểm của cả hai loại mà Thuận Phát IMOSO sử dụng cả hai loại dây
chuyền để có thể tận dụng được các ưu điểm của từng loại dây chuyền trên.
1.2.2. Kiểm tra thử nghiệm các thiết bị
Sau khi lắp ráp điện thoại di động, sản phẩm sẽ được kiểm tra tự động. Không chỉ
các tính năng điện tử của mạch được kiểm tra, mà còn cả bao gồm các thành phần cơ khí
(bàn phím, kết nối anten) và âm thanh (micro, loa). Một loạt các thiết bị tiên tiến được
điều khiển bằng máy tính của các Công ty danh tiếng Rohweder & Schwarz, HP, Agilent,

Hameg được áp dụng vào công đoạn này. Những sản phẩm không đạt tiêu chuẩn sẽ được
chuyển tới bộ phận sản xuất, các sản phẩm đủ tiêu chuẩn thì sẽ có một nhán dãn với số
IMEI được in và áp dụng.
1.2.3. Cài đặt


Phụ thuộc vào nhu cầu của khách hàng, sản phẩm cần những phần mềm khác nhau
và giới hạn phần mềm khác nhau được cài đặt trong máy: các quốc gia khác nhau cần
những ngôn ngữ khác nhau; Logo khác nhau, hệ thống cài đặt mạng khác nhau, những
files khác nhau phụ thuộc vào nhà cung cấp; Có thể có tính năng khóa mạng/khóa máy
phụ thộc vào nhà cung cấp.
Vì vậy, trước khi đóng gói sản phẩm, những phần mềm được cài đặt "boot" vào
điện thoại di động. Công đoạn này cần được tiến hành ở khu vực "boot" độc lập, có thể
cài đặt cho 80 máy điện thoại di động cùng một lúc.
1.2.4. Đóng gói
Sau khi cài đặt, sản phẩm điện thoại di động và những phụ kiện đi kèm như pin,
sạc pin, tài liệu hướng dẫn sử dụng, được đặt vào trong hộp. Dây chuyền đóng gói là
hoàn toàn tự động, bao gồm những phân tử đóng gói, tương tự như phân tử lắp ráp, gấp
hộp, đặc các thiết bị vào trong hộp, đóng hộp, in và dán nhãn lên hộp, sau đó đặt hộp vào
các khay vận chuyển, sẵn sàng cho công đoạn vận chuyển và lưu kho.
II. THIẾT BỊ SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY
Toàn bộ dây chuyền gồm ba phần: lắp ráp bo mạch chủ; lắp ráp máy điện thoại;
cấu hình và đóng gói.
2.1. Thiết bị lắp ráp bo mạch chủ (Mainboard assembly line)
Kích thước thiết bị: dài 30m, rộng 3m và cần 2 người để vận hành. Bo mạch là bộ
phận quan trọng nhất điều khiển hoạt động của điện thoại di động. Bo mạch là mạch
trung tâm, đóng vai trò trung gian giao tiếp giữa bộ nhớ và các bộ phận khác của điện
thoại.
Bo mạch chủ được lắp ráp trên dây chuyền hoàn toàn tự động, có khoảng 300 500 linh kiện. Sau khi hoàn thành, bo mạch sẽ chuyển lên khay để tự động đưa đến các
phần tiếp theo của dây chuyền. Dự án sản xuất bo mạch chủ yếu nhằm phục vụ gia công

xuất khẩu sang các nước : Đức, Hàn Quốc, Malaixia.
Quy trình sản xuất bo mạch chủ được thể hiện rất đơn giản như hình 4:


Linh kiện điện
tử, nguyên liệu

Bo mạch

Hình 1. Quy trình sản xuất bo mạch chủ của nhà máy
2.2. Thiết bị lắp ráp máy điện thoại (Cellphone assembly line)
Kích thước thiết bị: chiều dài 25m, chiều rộng 5m và cần 2 người để vận hành.
Công đoạn này có thể lắp đặt nhiều chủng loại sản phẩm khác nhau, không chỉ có điện
thoại di động. Đối với các loại sản phẩm khác, sẽ được cài đặt các phần cứng và phần
mềm phù hợp với các đặc tính của máy. Điểm bắt đầu của phần này là bo mạch chủ hoàn
thiện sẽ được tự động đưa vào. Sau đó, bo mạch chủ này sẽ chạy qua nhiều công đoạn
khác nhau để gắn kết các linh kiện, ví du: camera, tai nghe để trở thành máy điện thoại di
động hoàn chỉnh. Điểm cuối cùng của phần này là vỏ điện thoại được lắp ráp và bắt ốc
vít. Từ đây, chiếc máy điện thoại sẽ được đưa qua bộ phận kiểm tra kỹ thuật về điện và
điện tử. Toàn bộ dây chuyền lắp ráp và kiểm tra hoàn toàn tự động. Sau đó, điện thoại
hoàn chỉnh sẽ được đưa đến các phần tiếp theo của dây chuyền.
Điện thoại di động: Dây chuyền có khả năng sản xuất các loại điện thoại di động
có kết cấu và chức năng như của điện thoại di động Siemens, ví dụ:
- Các loại điện thoại sử dụng hệ điều hành GMS
Bao gồm: Siemens A52; Siemens C35i; Siemens C45; Siemens CL50; Siemens
M55; Siemens MC60; Siemens ME46; Siemens S40; Siemens S45; Siemens S46;
Siemens SL 55; Siemens SL 45; Siemens ST55; Siemens SX45 A; Siemens SX1;
Siemens Xelibri, Siemens Xelibri 2; Siemens Xilibri 3; Siemens Xilibri 4; Siemens
Xilibri 5.
- Siemen Bluetooth: bao gồm: Siemens S55; Siemens SX1; Siemens HHB500.

Điện thoại cố định:
- Gồm các loại điện thoại có kết cấu tương ứng với: Siemens C25; Siemens C35;
Siemens S35; Siemens SL45; Siemens M35; Siemens ME45.


- Quy trình sản xuất điện thoại di động và điện thoại cố định được thể hiện trong
hình 2.
Linh kiện
điện tử,
nguyên liệu

Hệ thống lắp
ráp điện thoại
tự động

Bo mạch

Đóng gói

Hình 2. Quy trình sản xuất điện thoại cố định và điện thoại di động
2.3. Thiết bị lắp ráp và đóng gói
Kích thước thiết bị: chiều dài là 20m và chiều rộng là 5cm, cần 1 người để vận
hành phần cấu hình và 8 người vận hành phần đóng gói. Ở phần này, nhãn mác sản phẩm
sẽ được gắn lên máy điện thoại. Tùy thuộc vào nhu cầu khác nhau của khách hàng, các
phần mềm sẽ được tích hợp vào máy điện thoại. Sau khi kiểm tra, sản phẩm sẽ được
chuyển qua khâu đóng gói. Các phụ kiện như: tai nghe, máy xạc pin, sách hướng dẫn sẽ
được đóng gói đồng thời. Tỷ lệ tự động hóa của toàn bộ dây chuyền khoảng 95%.
III. CÁC YÊU CẦU CHO SẢN XUẤT
3.1. Nhu cầu nguyên liệu và bán thành phẩm
Các nguyên vật liệu đầu vào và các phụ kiện chủ yếu là nhập khẩu.

Bảng 1. Danh mục các nguyên liệu
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Nguyên liệu
Filde effects transistor
Filde - emitter microtube
Cầu chì
Gender of connector and fastenertors
Kiểm soát IC
IGBT transitor
Bộ phận cảm điện
Insulation displacement connector
Bàn phím
Klytron
Diot laze 2 cực
Lead - free solder paster
Điện trở phụ thuộc vào ánh sáng

TT
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

Nguyên liệu
Vỏ bọc kim loại
Yagi:
Điện trở
RF kết nối
Chuông
RJ - XX kết nối
Ống nixie
Đĩa Parabolic Peltier cooler:
Bộ phận làm mát Peltier
R-TNC kết nối cho ăng ten wifi
Lưỡng cực Scholttky
Đinh vít
Mối hàn

14
15
16

Diot đầu ánh sáng 2 cực
Màn hình tinh thể lỏng
Loa ngoài

46
47
48

17
18
19
20

Màn hình khuếch đại lưỡng cực
Bộ khuếch đại lưỡng cực
Micro
MOS composite static induction
thyritor/CMSTPhased array:
Transitor ảnh
Photo lưỡng cực
Ống nhân quang
Ống quang
Tinh thể hằng số điện áp
Phích cắm và ổ cắm

Phích cắm
Chỉ dẫn từng điểm
Vặn đa giác
Kết nối năng lượng
Bảng mạch in
Ăng ten radio

49
50
51
52

Vỏ bọc kim loại
Silicon controlled rectifier : (SCR):
SIT/SiTh
(static
induction
transistor/thyristor)
Ổ cắm
Bộ phận đo sức căng
Nút vặn
Blog cuối

53
54
55
56
57
58
59

60
61
62
63
64

Nhiệt nhôm
Cặp nhiệt điện
Thyristor:
Máy biến thế
Máy nối
Vacuum tube or thermionic valve
Điện dung lưỡng cực
Varistor:
Báo rung
Chỉ dẫn sóng
ốc kim loại
Zener diode, etc...

21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

32