膠劑在PCB板上的分配(共10頁(yè))

1、膠劑環(huán)氧樹脂與分配膠劑的配方必須考慮一致性、良好的點(diǎn)輪廓、和良好的綠色強(qiáng)度與固化強(qiáng)度以及點(diǎn)的大小、并且使用CAD或一個(gè)替代工具來(lái)“教”自動(dòng)化系統(tǒng)在哪兒滴膠點(diǎn)。分配系統(tǒng)必須有合理的精度、速度和重復(fù)性要求，以平衡該應(yīng)用的費(fèi)用。當(dāng)設(shè)計(jì)工藝過(guò)程時(shí)，一些典型的膠劑問(wèn)題必須預(yù)見(jiàn)得到?！笨死锼骨?Q.訥斯和阿倫.R.路易斯(美) 膠劑的主要目的是在波峰焊接期間把元件保持在PCB上。元件尺寸范圍可以從1005(0402)的電阻器和電容器，到更大的IC元件(圖1)。因此，成功的分配標(biāo)準(zhǔn)是直接了當(dāng)?shù)模涸粫?huì)在焊接期間掉下來(lái)(典型的由于不夠膠劑)，并且在貼片時(shí)膠劑散布在元件焊盤上不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電連接。膠劑良好的膠劑特

2、征包括：綠色強(qiáng)度和固化強(qiáng)度，一致性和高的膠點(diǎn)輪廓；液體膠還要保持工藝過(guò)程在允許公差限度內(nèi)。對(duì)于1608(0603)元件情況，IPC表面貼片設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定焊盤之間的距離為0.025”(0.635mm)。使用名義機(jī)器精度0.003”(0.08mm)和膠劑方向精度0.005”(0.127mm)，實(shí)際的膠劑分配區(qū)域/應(yīng)用目標(biāo)寬度降低為0.016”(0.41mm)，以防止材料重疊到導(dǎo)電區(qū)域。由于對(duì)膠點(diǎn)有某個(gè)高度的要求，以便元件的底部可以一個(gè)合理的表面區(qū)域來(lái)附著，因此，最小的、一致的膠點(diǎn)直徑必須大約為0.020”(0.5mm)。在實(shí)際中，這個(gè)問(wèn)題經(jīng)常被松散實(shí)施的焊盤間距標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際大于規(guī)定的間距所避免。盡管更

3、高的膠點(diǎn)輪廓將是這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)部分的解決方案，然而必需的膠量意味著膠點(diǎn)“壓扁”問(wèn)題有實(shí)際的限制。 新式的噴射分配系統(tǒng)可提供更高的膠點(diǎn)輪廓。對(duì)膠劑接觸的“合理”表面面積的要求，是為了給予所要求的阻力，來(lái)對(duì)付在制造期間1020N的剪切負(fù)載。因此膠劑的固化強(qiáng)度一定要足夠承受在波峰焊接以前處理期間板的加速度。膠劑還必須保持在波峰焊接過(guò)程中間元件的附著，有時(shí)假定一個(gè)取決于過(guò)程的固化強(qiáng)度因素。人們可以看見(jiàn)，膠劑液體的設(shè)計(jì)要求是各式各樣的，制造商進(jìn)行了許多測(cè)試，來(lái)決定眾多的膠劑在市場(chǎng)上的適用性。測(cè)試揭示了許多珍貴的信息，但是膠劑的實(shí)際應(yīng)用才是決定對(duì)所希望應(yīng)用的適應(yīng)性的最肯定的方法。這表示，膠劑供應(yīng)商和制造商

4、之間，為了給各種各樣的機(jī)器和機(jī)器應(yīng)用提供合格的膠液而進(jìn)行密切合作。分配方法下列應(yīng)用方法有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，在準(zhǔn)備應(yīng)用過(guò)程中，必須給予考慮：針頭轉(zhuǎn)移是把膠劑施加到PCB的最快的方法之一。在這個(gè)技術(shù)中，一個(gè)帶有與電路布線相匹配的一系列針頭的板，在膠劑托盤中浸蘸，膠劑以可預(yù)計(jì)的數(shù)量濕潤(rùn)和附著在針頭上。針頭然后接觸電路板層，膠劑轉(zhuǎn)移到板上。針頭轉(zhuǎn)移有若干缺點(diǎn)。如果電路改變，工具必須重做。這可能是相對(duì)昂貴的，但是通常適合于較長(zhǎng)期的生產(chǎn)運(yùn)行。在開放的托盤內(nèi)，膠劑暴露可能導(dǎo)致吸收潮濕或增長(zhǎng)固化時(shí)間，因此必需更小心地處理膠劑。最后，把膠劑用于比3216(1206)小的元件焊盤，針頭轉(zhuǎn)移方法是困難的。絲印也是一個(gè)快

5、的方法。一塊開有正確施膠絲孔的模板放于板的表面附近。然后經(jīng)由刮板刮過(guò)，膠劑被擠壓通過(guò)絲孔。最近，為人們所了解的用于厚度變化的材料印刷技術(shù)允許使用同一塊模板，得到不同大小的膠點(diǎn)。正如針頭轉(zhuǎn)移法，絲印方法要求在電路板變化時(shí)重做模板，盡管在這種情況中，價(jià)格較為便宜，并且供應(yīng)商容易找得到。和針頭轉(zhuǎn)移法一樣，在生產(chǎn)期間膠劑的暴露可以導(dǎo)致處理上問(wèn)題。時(shí)間/壓力 點(diǎn)滴是分配膠劑的原始方法，并且仍然是一個(gè)現(xiàn)有應(yīng)用的、具有生存力的方法。在操作中，注射器中的材料受壓，用一個(gè)針嘴閥門來(lái)控制，分配所需要數(shù)量的膠劑。這個(gè)方法簡(jiǎn)單并且可靠，但它趕不上速度的要求。象40,000dph的高速率可以通過(guò)注射器中的脈沖氣體來(lái)達(dá)到

6、，以維持步伐。速度越高，一般會(huì)造成越不連續(xù)的膠點(diǎn)。隨著膠劑的水平在注射器中降低，氣體的體積變得越大，壓力時(shí)間的變化造成膠點(diǎn)的不連續(xù)。控制系統(tǒng)可以補(bǔ)償這個(gè)液體水平的變化，但對(duì)黏度的變化敏感。時(shí)間/壓力方法為1608(0603)元件滴出一致的膠點(diǎn)是有困難的，但是仍然是一種以簡(jiǎn)單和時(shí)間效率為特征的證明很好的方法。只要丟棄注射器和清洗或換掉滴嘴。和其它所有分配方法一樣，它有適應(yīng)應(yīng)用變化的靈活性優(yōu)勢(shì)，即，通常的解決方案是相對(duì)簡(jiǎn)單重新輸入到自動(dòng)化控制平臺(tái)軟件。螺旋泵分配使用一個(gè)泵，在其體內(nèi)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的螺桿對(duì)膠劑的路徑增加能量。通過(guò)螺桿電動(dòng)機(jī)的通斷，膠劑以一定的數(shù)量泵出。螺旋泵按牛頓原理工作，一旦泵內(nèi)的液體

7、接觸到板上，將維持好的，一致的流動(dòng)。螺桿對(duì)材料也有剪切作用，通過(guò)均勻排出殘留空氣和降低黏度，這種剪切作用可能有助于膠的分配。螺旋泵可適用于大范圍的膠劑，膠點(diǎn)分配速度的限定因素實(shí)際上是自動(dòng)機(jī)器的三維控制。其分配膠點(diǎn)的范圍大約和時(shí)間/壓力方法一樣，但更一致性，對(duì)黏度變化的敏感性大約是時(shí)間/壓力分配方法的一半。泵的流動(dòng)率也取決于針頭大小的選擇：更小的計(jì)量針頭將產(chǎn)生更大的背壓，這可能因粘性隨著時(shí)間的增加而導(dǎo)致問(wèn)題。最后，螺旋泵可以達(dá)到2%的精確性，但是典型地，在生產(chǎn)中達(dá)到20%的體積精度?；钊檬且环N真正的、施膠應(yīng)用中的絕對(duì)位移方法，在一個(gè)密封的容室中活塞的運(yùn)動(dòng)置換了精確的相應(yīng)體積的液體。在液體中粘性

8、變化對(duì)流動(dòng)率沒(méi)有影響。針頭大小同樣地不改變?cè)诤线m操作以內(nèi)的活塞泵的速率(盡管由活塞的“無(wú)情”的本性所產(chǎn)生的壓力，如果內(nèi)部的壓力超過(guò)指定操作水平，可能引起另外的問(wèn)題)?；钊每梢蕴峁┚€性的位移變量，或可能設(shè)計(jì)成固定的位移產(chǎn)出指定的膠點(diǎn)大小。象螺旋泵一樣，由于機(jī)器控制的3-D運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)位移泵的點(diǎn)膠速度是有限的。對(duì)更大的膠點(diǎn)直徑，螺旋泵和活塞泵都將在速度能力降級(jí)，但是后者在高得多的流動(dòng)速率上保持一致性，對(duì)一個(gè)更大范圍的膠點(diǎn)大小將維持40,000dph的速率。與時(shí)間/壓力和螺旋泵相比，活塞泵的一個(gè)缺點(diǎn)是復(fù)雜清洗的方法，要求每周或雙周安排清洗?；钊玫脑O(shè)計(jì)開發(fā)也許可以減少這復(fù)雜性。噴射分配是施膠的一個(gè)新

9、方法；它使用一個(gè)彈簧加力的針或“錘”以快速輪轉(zhuǎn)的方式迫使材料通過(guò)針嘴。它類似于定量活塞泵用高速來(lái)噴射材料?？諝鈮毫⑨樚崞鸬揭后w容器上面，當(dāng)氣壓移開時(shí)，彈簧將針往下驅(qū)動(dòng)，迫使膠劑通過(guò)針嘴。膠點(diǎn)的路徑是一條在滴嘴和板上目標(biāo)點(diǎn)之間的彈道。這是和其它分配方法的對(duì)比，液體的實(shí)際轉(zhuǎn)移是在居留期間發(fā)生的，期間液體接觸到板并且在表面上建立濕潤(rùn)的效果。由于噴射，液體保持在位置上，當(dāng)?shù)文z頭移開時(shí)分?jǐn)?。因?yàn)閲娚洳槐赜衂軸的移動(dòng)來(lái)使液體接觸到板上，它可在分配的兩維方向受到控制。這提供了在時(shí)間上的重大節(jié)省，并且，以同樣的或更好的一致性，在速度上比螺旋泵和活塞泵方法超出1050%。噴射泵可以在膠點(diǎn)分配時(shí)和螺旋泵相比，在

10、一個(gè)班次的生產(chǎn)中，有兩倍的連續(xù)一致性；并且，產(chǎn)生更高的膠點(diǎn)輪廓。這對(duì)特別對(duì)小型元件是個(gè)優(yōu)勢(shì)。在每小時(shí)點(diǎn)數(shù)增加的主要限制是噴射泵只能相應(yīng)其刻度設(shè)定分配一種膠點(diǎn)尺寸。結(jié)果，噴射泵的設(shè)定必須對(duì)應(yīng)于板上最小的膠點(diǎn)大小，較大的膠點(diǎn)是由最小點(diǎn)的數(shù)倍組成。(雙頭噴射泵的開發(fā)可使這個(gè)問(wèn)題得到減輕)。噴射泵的另外缺點(diǎn)是需要一周或雙周的拆卸或清洗。然而，自動(dòng)清洗系統(tǒng)能減少清洗的時(shí)間和復(fù)雜性?？赡艿膽?yīng)用程序問(wèn)題在膠劑分配中，問(wèn)題可能發(fā)生，不一定是膠劑、分配方法或控制應(yīng)用程序的設(shè)備的缺陷；問(wèn)題可能是由于這些方面的一個(gè)或多個(gè)的不適當(dāng)?shù)脑O(shè)定或來(lái)自培訓(xùn)和操作問(wèn)題聯(lián)合產(chǎn)生。一些典型的問(wèn)題包括：膠劑拖尾。當(dāng)?shù)文z針嘴移開，在膠點(diǎn)

11、的頂部產(chǎn)生細(xì)線或“尾巴”。尾巴可能塌落，并且引起導(dǎo)電焊盤上的問(wèn)題，或者造成元件膠量過(guò)多，當(dāng)壓平時(shí)，導(dǎo)致與電氣連接的干涉?？刂仆衔驳淖詈梅椒ㄊ峭ㄟ^(guò)在滴膠針頭上的加熱(或在液體的路徑靠近滴膠點(diǎn)附近的某個(gè)另外的點(diǎn))，這通常會(huì)允許膠劑斷開的改進(jìn)。這個(gè)問(wèn)題也可能源自一個(gè)液體的不相容性。然而，這些困難通常對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的某個(gè)部件作機(jī)械調(diào)整即可得到解決。衛(wèi)星點(diǎn)是在高速分配時(shí)發(fā)生的小的無(wú)關(guān)的點(diǎn)。在接觸分配中，問(wèn)題通常是拖尾和針嘴斷開的結(jié)果。在非接觸噴射中，通常是不正確的分配高度的結(jié)果。分配高度是一個(gè)關(guān)鍵的過(guò)程參數(shù)并且能有助于接觸式分配方法中拖尾的解決。自動(dòng)滴膠設(shè)備的工裝夾具和軟件控制在決定高度傳感精度中是重要的。

12、高度傳感器系統(tǒng)本身是關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素。盡管高度對(duì)噴射式分配的膠點(diǎn)質(zhì)量是重要的，但實(shí)際的分配高度的允許誤差和其它的應(yīng)用方法相比，重要性要小得多。固定嘴到板高度的膠泵可以更快，但是付出高接觸力代價(jià)。“爆米花”是當(dāng)空氣或潮濕進(jìn)入膠劑內(nèi)，并且在固化期間突然爆出的結(jié)果。這通常是不適當(dāng)處理液體或使用過(guò)時(shí)的液體的結(jié)果。“墓碑”的發(fā)生是在固化期間由于錫膏內(nèi)不平衡的力量元件在一端或一側(cè)立起。由于不準(zhǔn)確的分配或一個(gè)糟糕設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程，問(wèn)題很可能發(fā)生。它也可能由于處理不當(dāng)?shù)幕蜻^(guò)時(shí)的液體。工藝自動(dòng)化分配方法和膠劑必須適當(dāng)控制，以達(dá)到有效的工藝過(guò)程。為保證最好的控制，有很多考慮因素： 現(xiàn)有的自動(dòng)化機(jī)器使用一個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)

13、，用于膠劑以及元件貼放的精確對(duì)中。整個(gè)板的以及各個(gè)密腳元件的基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量和工藝流程的產(chǎn)量之間應(yīng)該找到平衡。CAD數(shù)據(jù)經(jīng)常用來(lái)開發(fā)機(jī)板數(shù)據(jù)和生產(chǎn)布線圖照片。 CAD數(shù)據(jù)的直接傳送到自動(dòng)過(guò)程控制的軟件中，允許流暢的生產(chǎn)準(zhǔn)備，減少裝配系統(tǒng)的編程時(shí)間。CAD輸入系統(tǒng)可以用基準(zhǔn)點(diǎn)和機(jī)板的座標(biāo)原點(diǎn)的控制來(lái)找到實(shí)際的膠點(diǎn)位置。機(jī)板有時(shí)在印制時(shí)并不精確，這樣即使是完美的對(duì)準(zhǔn)，目標(biāo)也不能找中。因此有必要通過(guò)人工的對(duì)過(guò)程控制軟件的改變來(lái)調(diào)節(jié)CAD位置。 板的處理是重要的設(shè)計(jì)考慮。板的形狀、大小和傳送系統(tǒng)應(yīng)該是兼容的。如果一塊板或板的系列可以組合成為組合板，則其處理會(huì)更為有效。 錫膏和含銀樹脂的分配錫膏回流后，永久

14、地固定元件，并保證良好的電氣連接。錫膏的應(yīng)用包括了一些來(lái)自于膠劑的獨(dú)特考慮，雖然這是一個(gè)相關(guān)的過(guò)程。例如，焊膏可以使用描述膠劑的幾個(gè)方法來(lái)分配。模板印刷是首選的，但是點(diǎn)滴分配提供靈活性，并且當(dāng)模板印刷不切實(shí)際時(shí)可以使用。錫膏的分配方法也包括時(shí)間/壓力方法和螺旋泵方法。(活塞泵和噴射法現(xiàn)時(shí)不合適錫膏應(yīng)用，因?yàn)椴牧蠈?duì)分離或堵塞的敏感性。)幾乎所有與錫膏分配有關(guān)的問(wèn)題都和分配設(shè)備的堵塞與材料分離有聯(lián)系。錫合金和助焊劑密度與占重量百分比的合金決定可分配性的一個(gè)主要的因素：按體積的百分比合金。錫球濕潤(rùn)表面區(qū)域和按體積的百分比合金成比例的，如果太高，錫膏容干燥，可能堵塞閥或針嘴。相反，太濕的錫膏可能在分配

15、后塌落，并且導(dǎo)致錫橋和分配針嘴的滲漏。模板印刷使用的錫膏用于時(shí)間/壓力或螺旋泵分配顯然太干燥。少于85%金屬的錫膏(體積上40%的合金)好象對(duì)分配是理想的。類似地，合金顆粒大小是錫膏選擇中的考慮因素。細(xì)目的錫膏有較好的分配特征，特別是用于密腳應(yīng)用。對(duì)超密腳，要求-400/+500的網(wǎng)目；對(duì)較大的腳間距，-325/+500網(wǎng)目是足夠的。對(duì)于使用21口徑或更大的分配針嘴的較大膠點(diǎn)的應(yīng)用，-200/ +325是合適的。用于分配的錫膏包裝在3、5、10和30cc的注射器中。更小的注射器減少錫膏分離的機(jī)會(huì)，這種分離經(jīng)常是由于自動(dòng)液體分配設(shè)備的高加速度引起的攪拌所引起的。較大的注射器將持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，這樣更暴露于引起分離的力量中。更小的注射器必須較經(jīng)常地更換。應(yīng)用發(fā)展是發(fā)現(xiàn)最好的注射器大小和錫膏成份的最肯定的方法。含銀環(huán)氧樹脂用于裸芯附著、錫膏代替和帶式自動(dòng)綁接應(yīng)用。它完成四個(gè)主要功能：起膠劑作用、作為板與芯片之間的電氣傳導(dǎo)層和熱擴(kuò)