SMT表面组装技术SMT贴片红胶的性能分析以及使用说明

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SMT表面组装技术SMT贴片红胶的性能分析以及使用说明

SMT贴片红胶的性能分析以及使用说明

1.1常见的贴片胶涂布方法

贴片胶的涂布是指将贴片胶从储存容器中(管式包装、胶槽)均匀地分配到PCB指

定位置上。常见的方法有针式转移、丝网/模板印刷和注射法。

1.针式转移

针式转移方法是在金属板上安装若干个针头,每个针头对准要放贴片胶的位置,涂

布前将针床浸入一个盛贴片胶的槽中,其深度约为1.2-2mm,然后将针床移到PC

B上,轻轻用力下按,当针床再次被提起时,胶液就会因毛细管作用和表面张力效

应转移到PCB上,胶量的多少则由针头直径和贴片胶的黏度来决定。针床可以手工

控制也可以自动控制。这是早期应用方法之一,如图16所示。

优点:所有胶点能一次点完,速度快,适合大批量生产;设备投资少。

缺点:当PCB设计需要更改时,针头位置改动困难;胶量控制精度不够,不适用于

精度要求高的场合使用;胶槽为敞开系统,易混入杂持,影响胶合质量;对环境要

求高,如温度、湿度等。

评估:目前这种使用方法已不多见,一般用于试制生产,用针式转移法时,其贴片

胶的黏度要求为70-90•s。

2.丝网/模板印刷

丝网/模板印刷法涂布贴片胶,其原理、过程和设备同焊膏印刷类似。它是通过镂空图形的丝网/模板,将贴片胶分配到PCB上,涂布时由胶的黏度及模板厚度来控制。这种方法简单快捷,精度比针板转移高,早期应用较文(见图17),由于印刷后的胶滴高度不理想故未能广泛使用。近几年,乐泰公司推出Varidot刮板印刷技术,采用特殊的塑料模板,可印刷不同高度的贴片胶。此外清洗模板也较简单,并能显著地提高生产率和现有设备(印刷机)的利用率。

优点:一次印刷,完成所有胶点的分配,适合大批量生产;丝网/模板更换,相对比针床价廉;印刷机的利用率提高,无需添置点胶机。

缺点:对PCB更改的适应性差;胶液暴露在空气中,对外界环境要求高;只适合平面印刷。

评估:随着新模板技术的推广,使用场合会有所增加。

贴片胶黏度要求:黏度值在300-200Pa•s.

3.压力注射

压力注射方法是目前最常用的涂布贴片胶的方法,点胶机与点胶嘴如图19所示。它的原理是将贴片胶装在针管中,在针管头部装接胶嘴,然后将针管安装在点胶机上,点胶机由计算机程序控制,自动将胶液分配到PCB指定的位置。这种方法灵活,易调整,无需模板,产品更换极为方便,由于高速点胶机的出现,它既适合大

批量生产,也适全多品种生产。此外,贴片胶装在针管之中密封性好,不易污染,胶点质量高。

它的不足之处在于,点胶机价钱贵,投资费用大。

贴片胶黏度要求:黏度值在100-150Pa•s。

由于压力点胶工艺应用广,优点多,下面将进行进一步讨论。

2.2影响胶点质量的因素

优良的胶点应是表面光亮,有适合的形状和几何尺寸,无拉丝和拖尾现象。国内外很多公司研究表明,影响胶点质量的因素,不仅取决于贴片胶品质,而且与点胶机参数设置及工艺参数的优化有密切关系,现分别叙述如下:

1.贴片胶品质

贴片胶应具有优良的触变性,适合的黏度,令人满意的初黏力以及初始强度。有关这些概念的物理意义及其对点胶工艺的影响前面已做了讨论。通常高黏度的贴片胶比低黏度的贴片胶容易发生拖尾和拉丝等毛病,初黏力差的贴片胶比初黏力高的贴片胶易发生拖尾。当然黏度过低的贴片胶其初始强度差,易出现元件移位,高温后易出现塌落等缺陷。

2.点胶机参数的设定

点胶机的工作参数对胶点质量有很大的影响。有关点胶机性能对点胶质量影响的因素主要涉及到两个系统,一是压力调控系统,二是相关参数

设定,包括胶嘴针头尺寸,胶嘴与PCB之间的距离,以及压力P和时间t的设定。

(1)压力调控系统

压力直接影响出胶量,而压力的大小设定及保持恒定,则由调节器的品质、机器对开关信号的灵敏度和注射器中气压变化等因素来决定,在高速点胶中,速度很快,时间以毫秒为数量级。因此要求机器及气阀灵敏度高,并在注射管道设有专用阀门,通常机器点胶压力在5bar范围内调控,生产中则设定一个最低阈值压力,以取得良好的点胶质量,低于这个阈值压力,则不能保证胶点出来。

(2)胶嘴尺寸及相关参数

图18为胶嘴针头点胶位置图,IDN表示胶嘴针头口内径,W为胶滴底部直径(见图19);ND表示当定位针触到PCB时,胶嘴针头离PCB 的距离,又称为止动高度;H为贴片胶的有效高度(见图19)。

大量的试验表明,要避免点胶时出现拉丝拖尾现象,应符合下述两个经验规律:

经验规律之一是:胶点的直径(W)与嘴内径(IDN)之比为2:1。

但在生产中胶点直径W的大小又由贴装元器件的大小来决定,换言之应由贴装元件的尺寸来决定胶点直径W,再由胶点直径W选用针嘴。

另一个经验规律是:当胶嘴针头的内径确定下来后,应调节胶嘴口到PCB的距离ND,这也是一个重要参数,ND又称止动高度。当机器工作时,顶针触接到PCB,机器发出信号通过气动机构使阀门打开,施加气

实际生产中,因点胶机设备不同,配制的点胶嘴内径也不相同,相应的止动高度也会不同,因此应根据上述原理来设定机器的参数。此外,在生产中除了应仔细调相关系数外,还应经常检查点胶嘴的化妆室顶针和胶嘴端部的磨损情况,磨损太多应及时更换,并保持顶杆、胶嘴清洁,防止黏胶剂和粉尘黏附在定位针上。

(3)Z轴回程高度

在实际生产中,还有一个重要的机器参数,即机头(Z轴)上升的回程距离(有时又称等待时间),这是因为,当止动杆接触到PCB时,机器发也工作指令,这种信号没有“时间差”,但信号发出后真正的胶液

被挤压出来的时刻一个明显的“时间差”,又称为“延迟”效应,就如同给电容器充电一样,需要一个时间,这是因为气体有“可压缩性”的特点。此外还与机器对信号的灵敏度、胶管内径、胶嘴头的长度等综合因素的影响有关。相关动作的原理如图22所示。

因此,如果Z轴回程距离太小,则胶嘴将会拖着胶液从一个胶点移到另一个胶点,易产生拖尾,只有当胶液完全离开胶口的一刹那,点胶头离开为最好。有的点胶机采用多头点胶,就是为降低点胶速度,保证让胶液完全脱离胶嘴出口。考虑到降低胶速,会影响产量,故采取多头点胶,提高点胶的平均速度,达到既消除拖尾又提高产量的目的。

3.胶嘴孔内径与元件尺寸的关系

由于片式元器件大小不一样,因此与PCB之间所需要的黏结强度也不一样,即元件与PCB之间涂布的胶量也不一样,故在点胶机中常配置不同内径的胶嘴。例如松下点胶机配置3L,S和VS三种内径的胶嘴,它们的内径分别是0.58mm,0.41mm和0.33mm。

胶嘴针管内径与元件尺寸之间有何关系呢?通常胶点尺寸应濒于焊盘之间的距离,同时还要考虑到胶点位置的准确度。以φ0805,φ1206片式元件为例,元件的焊盘尺寸与针嘴内径的关系,根据经验公司:胶点直径(W)/出胶嘴内径(IDN)=2/1

可得,胶嘴内径分别为0.4mm及0.6mm,见表6与图23。

元件胶合面积(2.0-0.4×2)×1.25=1.5mm2;

胶合强度取150kg/cm2即1.5N/mm2;

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