Chương 1 MÔ TẢ TÓM TẮT DỰ ÁN
1.4. Công nghệ sản xuất, vận hành
Hình 1.12. Quy trình công nghệ sản xuất tại dự án
Nguyên liệu
(Bảng mạch PCBs)
In kem hàn
Gắn linh kiện điện tử bằng máy tự động và (hoặc) bằng tay Nguyên liệu (Linh kiện
điện tử các loại)
Kem hàn
Hóa chất tẩy rửa,
Nước DI
Nước thải, dung dịch hóa chất thảil Hơi hóa chất Nhiệt thừa
Hơi hóa chất
Bụi Hơi dung môi Chất phủ
Đóng gói, lưu kho, xuất xưởng
Chất thải rắn Nhiệt thừa Hơi hóa chất
Gia nhiệt
Hàn sóng (nếu cần)
Tẩy rửa bảng mạch
Phủ lớp bảo vệ Kiểm tra ngoại quan
Lắp ráp hoàn chỉnh
N2, kem hàn
Không đạt
Sửa chữa
Đạt
Bảng mạch điện tử Kiểm tra bo mạch bằng máy
tự động Gắn các linh kiện bằng tay
Kiểm tra chức năng
Chuyền SMT
Sửa lỗi Khí thải
Đóng gói, lưu kho, xuất xưởng Sản phẩm điện tử hoàn chỉnh
Lắp ráp vỏ ngoài
Linh kiện vỏ nhựa
Kiểm tra
10% 90%
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Quy trình công nghệ sản xuất mang tính kỹ thuật cao, đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế, nhằm tạo ra sự phối hợp ăn khớp giữa hoạt động của máy móc thiết bị và người điều khiển. Quy trình công nghệ sản xuất như sau:
1/ Nguyên liệu ban đầu là bảng mạch PCBs và các linh kiện điện tử được nhập về từ nhà cung cấp, kiểm tra và đưa vào kho.
2/ Nguyên liệu sẽ được công nhân sắp xếp lên chuyền SMT để thực hiện các công việc sau:
2.1. In kem hàn: Kem hàn có dạng bột nhão, tính bám dính cao. Kem hàn quét qua
lỗ của một mặt nạ kim loại (metal mask hoặc stencil) được đặt trên PCB để tránh dính vào nơi không mong muốn. Sau đó, chuyển sang công đoạn gắn linh kiện
2.2. Gắn linh kiện bằng máy tự động và (hoặc) bằng tay: Máy tự động gỡ linh kiện
(Diot, tụ điện, điện trở, chip, IC,…) từ băng chuyền hoặc khay và đặt vào vị trí tương ứng đã được quét kem hàn. Với một bảng mạch có khá nhiều linh kiện điện tử kèm theo, do đó yêu cầu về độ chính xác rất cao. Với những chi tiết không thể thao tác bằng máy sẽ được chuyển qua công đoạn gắn linh kiện bằng tay bởi công nhân có tay nghề nhằm hoàn thiện các chi tiết cần thiết.
2.3. Gia nhiệt: bảng mạch được chuyển vào công đoạn gia nhiệt (nhiệt độ tăng dần
để linh kiện có thể thích ứng) thực hiện trong máy hàn đối lưu. Công nghệ hàn đối lưu cho phép làm nóng chảy kem hàn trên bảng mạch giúp gắn kết chặt chẽ chân linh kiện điện tử vào bảng mạch nhiệt độ tại công đoạn gia nhiệt khoảng 150oC đến 260oC.
2.4. Kiểm tra bo mạch bằng máy tự động: Quá trình kiểm tra được thực hiện tự
động bằng máy móc hiện đại nhằm phát hiện lỗi sai do thao tác từ các công đoạn trước.
Hình 1.13. Chuyền SMT
3. Gắn các linh kiện bằng tay: Bảng mạch tiếp tục được gắn linh kiện bằng tay bởi công nhân có tay nghề nhằm hoàn thiện các chi tiết cần thiết.
4. Hàn sóng: công nghệ hàn sóng là sử dụng dung dịch kem hàn nóng chảy thường là một làn sóng tạo thành lớp với lưu lượng kiểm soát ở vòi phun, phun vào phía dưới PCB tại vị trí liên kết với linh kiện điện tử nhằm đính các linh kiện điện
tử vào PCB. Trong một quá trình hàn có sử dụng khí N2 sóng chính là quá trình dùng khí trơ trong khi hàn để gia tăng quá trình thấm hàn, giảm số lượng chất trợ dung yêu cầu và mang lại mối hàn tốt đẹp sáng bóng. Nhiệt độ tại công đoạn hàn sóng khoảng
251oC. Các bảng mạch sau khi qua máy hàn sóng sẽ hoàn thiện mối hàn, được chuyển qua công đoạn tiếp theo.
Đối với các dòng sản phẩm của dự án có một số dòng sản phẩm, một số loại bảng mạch điện tử được thiết kế không đi qua công đoạn hàn sóng, cho nên tổng công suất của chuyền SMT lớn hơn tổng công suất của các máy hàn sóng.
Đối với khí Nitơ sẽ được tự sản xuất tại dự án và cung cấp cho quá trình sử dụng của dự án, nhu cầu sử dụng khí Nitơ tại dự án khoảng 1,2 triệu m3/năm. Được thực hiện theo quy trình:
Quy trình sản xuất khí Nitơ
Hình 1.14. Quy trình tạo khí Ni tơ tại dự án
Máy nén khí sẽ nén khí vào bình chứa khí 3m3, sau đó đi qua các công đoạn xử lý sơ bộ như tỏch ẩm khụng khớ, hệ thống sấy khớ, thiết bị lọc 0,1àm, thiết bị lọc 0,01àm, thiết bị lọc cacbon 0,003àm, sau đú được nộn vào bỡnh khớ 4m3. Từ đõy, khớ sạch sẽ được cung cấp cho máy tạo khí Nitơ.
Để có thể tách được khí N2 trong không khí phải dùng máy tạo khí nitơ. Trong máy có 2 bình chứa, bình chứa này chứa đầy các hạt hấp thụ với các nguyên lý khí Oxy với điều kiện là thể tích Oxy nhỏ hơn thể tích khí N2. Trong bình chứa thứ nhất, khi các hạt hấp thụ này đã ngậm đủ các khí Oxy thì chúng sẽ bắt đầu quá trình tạo ra
khí Nitơ, quá trình này sẽ được chuyển sang bình thứ 2 để tiếp tục quá trình gia tăng độ tinh khiết của khí Nitơ. Quá trình này được thực hiện bằng cách cho những hạt hấp thụ khí Oxy ở lại, sau khi các hạt hấp thụ này giữ đủ khí Oxi thì chúng sẽ tái sinh trở
lại bằng cách chúng ta sẽ cho khí nén thông qua bình 1 để có thể xả khí Oxy ra ngoài môi trường, khi bình thứ 2 được hấp thụ đủ lượng Oxy thì quá trình này sẽ lại chuyển
sang bình 1 và bình 2 sẽ chờ để được tái sinh trở lại. Và quá trình này sẽ cứ được lặp đi lặp lại cho đến khi khí Nitơ (N2) đạt được độ thuần khiết theo yêu cầu, thông thường thì để nồng độ của khí Nitơ đạt được độ tinh khiết 99,99% thì quá trình tạo khí sẽ phải mất khoảng 20 – 30 phút. Sau khi đã tạo được khí Nitơ tinh khiết, sẽ được cho vào thiết bị chứa khí Nitơ 6m3 và cấp phát cho quá trình sản xuất của dự án. Vị trí lắp đặt hệ thống tạo khí Nitơ được bố trí tại khu nhà phụ trợ 1, đảm bảo theo TCVN 6486:2008.
Vật liệu lọc trong hệ thống sản xuất khí Nitơ là hạt lọc Cacbon hoạt tính với kích thước khoảng 1mm x 2mm, với khối lượng riêng khoảng 500g/l. Tần suất thay hạt lọc khoảng 1 lần/năm với khối lượng phát sinh khoảng 0,5-0,7 tấn/năm.
5. Tẩy rửa bảng mạch: bảng mạch được sắp xếp lên khay chứa và công nhân sẽ đưa vào chuyền rửa tự động bằng máy. Các bước của quá trình rửa bao gồm: rửa bằng
dung dịch hoá chất EC88 (1 lần, dung dịch này sẽ được tuần hoàn tái sử dụng, tần suất thải bỏ 1lần/tháng) → khoang cách ly hóa chất (nhằm loại bỏ dung dịch hóa chất còn dính bám lại trên bảng mạch) → rửa bằng nước DI (1 lần, để làm sạch sản phẩm) → sấy khô → bảng mạch theo băng chuyền ra ngoài. Tại công đoạn tẩy rửa bảng mạch phát sinh chủ yếu là nước DI thải khoảng 25m3/ngày và dung dịch hóa chất EC88 thải
1.620 lít/tháng. Dung dịch hoá chất EC88 được tái sử dụng trong quá trình sản xuất, đình kỳ (khoảng 1tháng) được thu gom và thải bỏ theo CTNH. Phương pháp pha trộn dung dịch EC88, Bước 1: cho 60 lít dung dịch EC88 vào khoang chứa; Bước 2: Nước DI sẽ được cho vào khoang chứa của máy rửa với khối lượng 240 lít để hòa trộn đều
với dung dịch EC88; Bước 3: bật hệ thống bơm để hòa trộn đều dung dịch EC88 và nước DI; Bước 4: tiến hành rửa bảng mạch.
Hình 1.15. Minh họa quy trình hoạt động của máy rửa
Nước DI là nước tinh khiết và có điện trở cao, được sản xuất tại dự án bằng cách lấy nước từ hệ thống cấp nước của KCN → hệ thống lọc thô → lọc RO → lọc tinh → đi vào các cột trung hòa ion điện tích (+) và (-) để tăng điện trở của nước lên cao hơn 4 MΩ. Quá trình tạo ra nước DI, 50% nước không đạt tiêu chuẩn sản xuất sẽ được thải
vào hệ thống xử lý nước thải sản xuất, hạt nhựa hấp thụ trong quá trình lọc định kỳ được loại bỏ, thu gom và xử lý theo chất thải nguy hại.
6. Phủ lớp bảo vệ: bảng mạch sẽ được công nhân dùng súng phun phủ lớp bảo vệ bên ngoài (3-4 lớp tùy theo yêu cầu của sản phẩm), chất phủ là loại keo phủ bảng mạch chuyên dụng (humiseal) với thành phần chủ yếu là nhựa cách nhiệt acrylic, polyurethan, epoxy và các dung môi như toluen, MEK, propylen glycol methyl ether acetat, butyl glycidyl ether. Chất phủ giúp bảo vệ khỏi những tác nhân bên ngoài và cách điện cho bảng mạch. Quá trình phủ được thực hiện trong phòng riêng biệt, công nhân thực hiện thao tác được trang bị đầy đủ đồ bảo hộ lao động. Tại công đoạn phủ lớp bảo vệ phát sinh chủ yếu là hơi dung môi như toluen, MEK, propylen glycol
Hình 1.16. Minh họa quá trình phun phủ bảng mạch 7. Kiểm tra ngoại quan: Quá trình kiểm tra được thực hiện tự động bằng máy móc hiện đại nhằm phát hiện lỗi sai do thao tác từ các công đoạn trước. Sản phẩm hoàn thiện được chuyển qua công đoạn lắp ráp hoàn chỉnh.
8. Lắp ráp hoàn chỉnh: Sau khi kiểm tra ngoại quan, bảng mạch được lắp ráp các linh kiện hoàn chỉnh.
9. Kiểm tra chức năng: Quá trình kiểm tra được thực hiện tự động bằng máy móc hiện đại nhằm phát hiện lỗi sai do thao tác từ các công đoạn trước. Bảng mạch điện tử hoàn thiện, phần lớn (khoảng 90%) là bảng mạch điện tử hoàn thiện sẽ được
chuyển qua công đoạn đóng gói, phần còn lại (khoảng 10%) chuyển qua công đoạn
lắp ráp vỏ nhựa để tạo thành sản phẩm điện tử hoàn thiện trước khi đóng gói.
10. Đóng gói, lưu kho, xuất xưởng: Sản phẩm hoàn thiện được đóng gói, lưu kho và chờ xuất xưởng. Kết thúc quá trình sản xuất.
Ghi chú:Trong quy trình công nghệ sản xuất của dự án có một số công đoạn công nhân phải tham gia sản xuất như: Sắp xếp bảng mạch lên chuyền SMT, gắn các linh kiện điện tử lên bảng mạch mà máy không thể gắn (thường là linh kiện có kích thước
lớn), phun phủ lớp bảo vệ, lắp ráp và việc vận chuyển bán thành phẩm từ công đoạn này qua công đoạn khác. Các công đoạn còn lại đều được tự động hóa.
Phương án vận chuyển bán thành phẩm từ công đoạn này qua công đoạn khác tại dự án được thực hiện như sau: Bán thành phẩm sau mỗi công đoạn được sắp xếp vào thùng ESD, thùng giấy hoặc xe tầng chuyên dụng tùy theo loại hàng và vận chuyển đến công đoạn tiếp theo.
Một số loại bảng mạch điện tử được thiết kế không đi qua công đoạn hàn sóng, cho nên tổng công suất của chuyền SMT lớn hơn tổng công suất của các máy hàn sóng.
Biện pháp thu gom và xử lý chất thải:
Hơi hóa chất, nhiệt thừa, khí thải phát sinh từ các chuyền SMT, khu vực hàn tay (sửa chửa), máy rửa, máy hàn sóng đều được thu gom tại nguồn và dẫn về hệ thống xử
lý khí thải tập trung bằng các lớp lọc G4, F8 và than hoạt tính trước khi phát tán ra môi trường.
Bụi, hơi dung môi tại các máy phun phủ được thu gom lọc bụi bằng màng bông sợi thủy tinh ngay tại nguồn sau đó dẫn về hệ thống xử lý khí thải tập trung bằng các lớp lọc G4, F8 và than hoạt tính trước khi phát tán ra môi trường.
Nước thải phát sinh từ các máy rửa bo mạch được thu gom tại nguồn và dẫn về hệ thống xử lý nước thải tập trung.
Dung dịch hóa chất tẩy rửa (EC88) định kỳ được bơm vào các thùng chứa 300 lít, sau đó xử lý theo CTNH. Tần suất thải bỏ 1lần/tháng.
Các CTNH nguy hại khác được công nhân thu gom và lưu giữ tại các thùng chứa, tập trung tại nhà kho chứa CTNH và xử lý theo quy định.
Chất thải phát sinh từ hệ thống sản xuất khi Nitơ, hệ thống lọc nước DI tại dự
án là hạt lọc khí (cacbon hoạt tính), vật liệu lọc, … hàng năm sẽ được thay mới.
Khí Nitơ là loại khí trơ và không cháy, Nitơ chiếm gần 80% trong không khí, nếu lượng khí Nitơ chiếm 98% trong không khí sẽ kiềm hãm tối đa sự cháy, mọi vật trong điều kiện này sẽ không thể cháy được.