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    SMT加工贴片胶与SMT加工滴胶工艺

    点击数:1  发布日期:2016/2/19
      贴片胶与SMT加工滴胶工艺 By Chris Marinelli and Dr. Barry Burns表面贴片胶(SMA, surface mount adhesives)用于波峰焊接和回流焊接,以保持元件在印刷电路板(PCB)上的位置,确保在装配线上传送过程中元件不会丢失PCB装配中使用的大多数表面贴片胶(SMA)都是环氧树脂(epoxies),虽然还有聚丙烯(acrylics)用于特殊的用途。在高速SMT加工滴胶系统引入和电子工业掌握如何处理货架寿命相对较短的产品之后,环氧树脂已成为世界范围内的更主流的胶剂技术。环氧树脂一般对广泛的电路板提供良好的附着力,并具有非常好的电气性能希望的特性环氧树脂贴片胶的配方对使用者提供较多好处,包括:良好的可SMT加工滴胶性能、连续一致的胶点轮廓和大小、高的湿强度和固化强度、快速固化、灵活性和抗温度冲击。环氧树脂允许非常小的胶点的高速,提供很好的板上固化电气特性,在加热固化周期,不拖线、不塌落。(由于环氧树脂是热敏感的,必须在冷藏条件下储存,以保证最大的货架寿命。)使用视觉检查或自动设备,SMA必须和典型的绿色或棕色电路板形成对比,由于使用自动视觉控制系统来帮助检查过程,因此红色和黄色已成为两种基本的胶的颜色。可是,理想的颜色决定于板与胶之间的视觉比较典型地,环氧树脂的加热固化是在线(in-line)发生的,红外(IR)通道炉内。开始固化的最低温度是100°C,但事实上固化温度范围在110~160°C。160°C以上的温度会加快固化过程,但容易造成胶点脆弱胶接强度是胶的性能的关键,决定于许多因素,如,对元件和PCB的附着力,胶点形状和大小,固化水平。胶接强度不足的三个最常见的原因是,固化不足、胶量不够和附着力差。
      胶点轮廓胶的流动特性,或流变学,影响环氧树脂胶点的形成以及它的形状和大小。SMA允许快速和受控的SMT加工滴胶,以形成一个确定形状的胶点。为了保证良好和稳定的胶点轮廓,胶被巧妙地设计成摇溶性的(即,当搅拌时变稀,静止时变浓)。在这个过程中,当SMT加工滴胶期间受剪切力时SMA的粘性减少,允许容易地流动。当胶打到PCB表面时,它迅速重新结构,恢复其原来的粘性胶点轮廓也受摇溶性恢复率、零剪切率时的粘度和其它因素的影响。实际胶点形状可能是“尖状”/圆锥形或半球形。可是,胶点轮廓是通过非粘性的参数如胶点体积、SMT加工滴胶针直径和离板高度来定义的。即,对一个给定的胶的等级,通过调节它们的参数,可能产生或者很高的狭小的胶点或者低的宽大的胶点在贴片之后,滴出的胶点有两个要求:它们必须直径小于焊盘之间的空隔,有足够的高度来连接PCB表面与元件身体之间的空隙,而不干涉到贴片头。胶的间隙由焊盘高出PCB阻焊层的高度和端头金属与元件身体厚度差别来决定的。这个间隙可能是不同的,小的可能小于扁平片状元件的0.05mm,大的可能大于小引出线包装(SOP, small-outline package)和QFP的0.3mm。
      滴高的胶点保证良好的胶在离地高度大的元件上的覆盖面积。高的胶点也允许在低的离地高度元件之间胶被挤出,而不担心污染焊盘。通常,对同一个级别的胶,有两套SMT加工滴胶参数一起使用:一个为离地高的元件产生高的、大胶量的胶点;另一个为扁平片状元件和金属电极界面(MELF, metal electrode face)元件提供中等高度和胶量的胶点胶点大小也受所选择的SMT加工针嘴的内径与离地高度的比率控制。通常,胶点宽对高的比率范围是1.5:1 ~ 5:1(h/w=0.2 ~ 0.6),取决于SMT加工滴胶系统的参数和胶的级别。这些比率可通过调节机器设定来对任何元件优化避免空洞胶点中的潮气可能在固化期间沸腾,引起空洞,削弱胶接点,并为焊锡打开通路以渗入元件下面,可能由于锡桥造成电路短路。在注射器中,胶的湿气很少,可是留在非固化状态和暴露在室内条件下,特别是潮湿的环境中,胶可能吸取潮气。例如,使用针头转移法SMT加工滴胶,潮气是个问题,因为胶是开放的,暴露面积较大。这个问题也可能发生在用注射器SMT加工滴胶时,如果SMT加工滴胶与固化停留时间较长,或室内条件很潮湿。针对这些,大多数表面贴片胶使用具有低吸湿性的原材料来配制,使其影响最小使用低温慢固化,加热时间较长,可帮助潮气在固化前跑出,可解决空洞形成的问题。类似的,通过在低温干燥的地方储存元件或在适当温度的干燥炉内对材料进行使用前处理,可以消除潮气。避免胶固化前的过程停顿和使用一种低吸潮的特别胶剂可帮助减少空洞问题。
      SMT加工滴胶方法SMA可使用注射器SMT加工滴胶法、针头转移法或模板印刷法来施于PCB。针头转移法的使用不到全部应用的10%,它是使用针头排列阵浸在胶的托盘里。然后悬挂的胶滴作为一个整体转移到板上。这些系统要求一种较低粘性的胶,而且对吸潮有良好的抵抗力,因为它暴露在室内环境里。控制针头转移SMT加工滴胶的关键因素包括针头直径和样式、胶的温度、针头浸入的深度和SMT加工滴胶的周期长度(包括针头接触PCB之前和期间的延时时间)。池槽温度应该在25~30°C之间,它控制胶的粘性和胶点的数量与形式模板印刷被广泛用于锡膏,也可用与分配胶剂。虽然目前少于2%的SMA是用模板印刷,但对这个方法的兴趣已增加,新的设备正克服较早前的一些局限。正确的模板参数是达到好效果的关键。例如,接触式印刷(零离板高度)可能要求一个延时周期,允许良好的胶点形成。另外,对聚合物模板的非接触式印刷(大约1mm间隙)要求最佳的刮板速度和压力。金属模板的厚度一般为0.15~2.00mm,应该稍大于(+0.05mm)元件与PCB之间的间隙超过90%的SMT胶目前是通过注射器SMT加工滴胶,它还可以进一步分为两类:压力时间系统和容积控制系统。压力时间注射器SMT加工滴胶是最普遍的方法,本节的剩下部分将讲述这一技术。注射器可达到每小时50,000点的SMT加工滴胶速度,并且可调节以满足变化的生产要求SMT加工滴胶缺陷的故障分析
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