您還在使用SMT粘合劑嗎？

摘要
 

如今可用工具的范圍越來(lái)越廣，因此，以當(dāng)前可用的材料、鋼網(wǎng)和印刷機(jī)，似乎沒(méi)理由在大批量生產(chǎn)中使用SMT粘合劑點(diǎn)膠。使用傳統(tǒng)厚實(shí)的塑料模板，利用粘合劑適印性測(cè)試結(jié)果，可得到各種高度和直徑沉積物。采用激光三角測(cè)量技術(shù)，可把粘合劑沉積物的高度和直徑數(shù)據(jù)量化。利用模板及推薦的工藝指南，也可量化孔徑對(duì)沉積物高度的影響。這里介紹PTH組裝前及組裝后的SMT粘合劑印刷方法。

介紹

點(diǎn)涂SMT粘合劑為了粘附電路板上的元件，直至波峰焊接完成，此工藝包括點(diǎn)膠，Pin腳轉(zhuǎn)移，印刷。開(kāi)發(fā)具有適印性的粘合劑以便能從單一厚度的模板產(chǎn)生多種高度的沉積物。使用印刷粘合劑可以得到許多形狀的孔徑，但如今zui流行的形狀是圓形孔。本文對(duì)比三種高速印刷法，討論粘合劑適印性。*種印刷方法每小時(shí)可以產(chǎn)生400,000個(gè)以上的膠點(diǎn)。第二種方法速度較慢，但對(duì)高投射元件（如QFP）來(lái)說(shuō)，能產(chǎn)生較為廣泛高度的膠點(diǎn)。第三種方法利用較厚的塑料模板，使粘合劑能夠印刷在插有通孔元件的組裝電路板上。在較厚的塑料模板出現(xiàn)之前，市面上一直使用的是點(diǎn)膠和Pin腳轉(zhuǎn)移法。

測(cè)量粘合劑適印性

為了量化粘合劑產(chǎn)生膠點(diǎn)沉積物的能力及測(cè)量產(chǎn)量的稠度，出現(xiàn)了一種自動(dòng)化客觀的測(cè)量方法。從圖1可以看出，使用一系列直徑0.3mm（0.0118”） 到1.8mm （0.0709”）的模板孔徑來(lái)設(shè)計(jì)適印性測(cè)試圖案?？讖降纳渚€排列包含16個(gè)頻段，每個(gè)頻段包含80個(gè)給定直徑的孔徑，總共1280個(gè)孔。利用自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)可編程刮刀頭，測(cè)試圖案通過(guò)各種厚度的不銹鋼模板印刷到4.5”的方形氧化鋁（AL2O3）基板上。選擇氧化鋁作為基板，是因?yàn)槠淦秸?/span>和反射特性。

為了在其底部 和 頂部的位置（如圖3所示）獲得膠點(diǎn)的直徑，創(chuàng)建了自動(dòng)檢測(cè)程序 , 該系統(tǒng)利用固定的激光三角傳感器測(cè)量（X＆Y ）上每個(gè)位置的

高度（Z）,本次試驗(yàn)中所使用的傳感器工作范圍為160密耳，光束直徑為1.0密耳, 分辨率為0.4密耳（0.0004”）, 割線和膠點(diǎn)周長(zhǎng)一旦建立交集，就會(huì)計(jì)算割線中心，二次測(cè)量掃描發(fā)生在離割線掃描90℃的位置上。二次掃描和膠點(diǎn)周長(zhǎng)的交集就是膠點(diǎn)直徑（±0.5密耳）。該信息發(fā)送給數(shù)據(jù)文件，沿直徑測(cè)量峰高（±0.4密耳）。多個(gè)附連測(cè)試版的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到電子表格中，在此表格中，可以計(jì)算峰值高度和直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差，平均值，范圍和變異系數(shù)（CV）。

方法1：只用芯片

此法相當(dāng)常見(jiàn)，它使用單沖程印刷周期, 這和錫膏印刷非常相似，此法非常適用于只使用芯片（無(wú)源器件）的應(yīng)用程序。在流變粘合劑出現(xiàn)之前，此法是*可行的。根據(jù)所選的孔徑，膠點(diǎn)高度可以是模板厚度的½到1½倍。刮刀速度非?？?，模板厚度通常為6-8密耳。圖3所示的是膠點(diǎn)高度和孔徑之比。圖4所示的是膠水如何從小孔中*流出及膠水和模板孔壁表面張力效應(yīng)。

       


方法2：AI前的所有類(lèi)型元件

從方法1的高度數(shù)據(jù)可以看出，粘合劑zui大高度大約比模版厚度大2密耳。對(duì)于較高的投射引腳元件來(lái)說(shuō)，此高度并不夠。方法2，也稱(chēng)為溢流印刷法。使用更大的孔徑，且粘合劑的高度是模板厚度的3倍，能*滿足高度需要。開(kāi)始印刷時(shí)，為非接觸式印刷設(shè)置24密耳（0.6毫米）的印刷間隙。在印刷溢流周期的PCB模板分離階段不斷形成膠點(diǎn)的幾何圖形。模板小孔上粘合劑存儲(chǔ)器和PCB印刷材料之間形成一條線。這條實(shí)線zui終會(huì)回落到模板小孔上，并變成膠點(diǎn)的形狀。此方法分離速度緩慢（0.1?0.4毫米/秒），可確保PCB轉(zhuǎn)移到下個(gè)工藝前，此工藝*完成。此法雖然比單沖程方法慢，但運(yùn)用此方法，產(chǎn)量可達(dá)每小時(shí)100,000點(diǎn)以上。




方法3：AI后的所有類(lèi)型元件

此工藝的優(yōu)點(diǎn)是能夠在已插有通孔元件的電路板上印刷。傳統(tǒng)的厚度為3mm，由乙縮醛塑料構(gòu)成，其上已有鉆孔。因此，此方法在大多數(shù)商業(yè)產(chǎn)品組裝上具有潛在應(yīng)用。為100個(gè)測(cè)試圖案的印數(shù)評(píng)估其封閉式印刷頭（EPH），刮刀印刷法以及快速（6 IPS），慢速（1 IPS）印刷速度。除了觀察小孔內(nèi)圈丟失的膠點(diǎn)（<20密耳直徑），也對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)（圖7）。對(duì)小孔外圈（>40密耳直徑）的氣泡缺陷進(jìn)行觀察（圖6），并手動(dòng)對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)。雖然小于40密耳的孔徑氣泡較少，但相比之下，EPH法比刮刀法產(chǎn)生的氣泡多，尤其在較大的孔徑中。一種可能的解釋是，刮刀前傳統(tǒng)的卷狀材料有助于粘合劑在進(jìn)入小孔前“脫氣”。從高度和直徑的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（圖8和圖9）表明，使用EPH和刮刀法產(chǎn)生的結(jié)果非常相似，與方法1或2相比，不僅步進(jìn)變異系數(shù)更高，而且有效膠點(diǎn)高度范圍更小。


 

總結(jié)：膠水印刷性能概要

摘要圖表清晰地顯示了一些印刷性能：

1. 整體來(lái)說(shuō)，使用溢流印刷法（方法2）獲得的效果*。因?yàn)榇朔椒ㄐ纬傻哪z點(diǎn)zui多，產(chǎn)生膠點(diǎn)高度的種類(lèi)也zui多（變異系數(shù)zui低）。然而，該方法以及單沖程印刷法只能應(yīng)用在地形平坦的環(huán)境。（即沒(méi)有凸起的通孔元件）。

2. 在3mm厚的塑料模板（方法3）上使用zui快的刮刀印刷能獲得*效果?？赡苡捎诠蔚肚暗木頎畈牧嫌凶匀幻摎?/span>的效果，此方法產(chǎn)生的氣泡zui少。

3. 在 EPH和3mm厚的塑料模板上使用大于20密耳小于40密耳的孔徑能獲得*效果。氣泡傳到較大孔上的現(xiàn)象司空見(jiàn)慣。氣泡一旦出現(xiàn)在小孔上，會(huì)像點(diǎn)膠一樣，以同樣的方式傳遞到電路板表面上。

4. 較厚的塑料模板應(yīng)當(dāng)接近傳統(tǒng)的模板厚度以達(dá)到適印性。預(yù)先測(cè)試不同的流變粘合劑以得到所需的膠點(diǎn)形狀和濕強(qiáng)度。在今后的發(fā)展過(guò)程中，小孔橫截面圖形應(yīng)模仿傳統(tǒng)模板厚度以達(dá)到預(yù)期的表面張力效果。

5. 對(duì)于所有傳統(tǒng)的波峰焊SMT元件來(lái)說(shuō)，使用3種不同的方法印刷都可產(chǎn)生廣泛高度的膠點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)印刷材料，能長(zhǎng)時(shí)間曝光在各種工廠環(huán)境中下，您為什么仍然使用SMT粘合劑？

設(shè)計(jì)指南

三種印刷方法的孔徑指南保持不變。為了在芯片上獲得*結(jié)果，遵循一系列pad與pad間的空間維度，使

用以下公式：

zui大孔徑=芯片pad間距 - （2X印刷機(jī)校準(zhǔn)公差） - 6密耳 

例如：0805芯片間距：30密耳印刷機(jī)重復(fù)性：±1密耳

孔徑=30-2-6=22