SMT點膠
點膠工藝,意為把粘合劑傳送到PCB阻焊的一個適當位置,使之能牢固粘接接下來放置在其上的元件,直至PCB完成波峰焊接。某些情況下,此工藝也可在二次雙面回流焊中粘接較重元件。
影響點膠質量因素
把粘合劑點涂到PCB上,要考慮許多因素。下列表格中列舉了這些重要因素。
影響點膠質量因素
把粘合劑點涂到PCB上,要考慮許多因素。下列表格中列舉了這些重要因素。
設備 | 方法 | 材料 | 環(huán)境 | 操作員 |
- 點膠裝置 - X,Y,Z軸龍門架 - 噴頭類型 - 噴嘴類型 - 噴嘴溫控 - PCB處理方式及PCB支架 - 視覺系統(tǒng) - 點膠可重復性 | - 點膠參數(shù) - 壓力 - 時間 - 投射 - 螺旋旋轉 - 滴數(shù) | - 粘合劑 - 粘性 - 觸變性 - PCB - PCB平整度 - 阻焊 - 平整度/完成 - 焊墊 - 平整度/完成 - 阻焊高度 | - 生產(chǎn)區(qū) - 灰塵&污垢 - 空氣循環(huán) - 空氣濕度 - 溫度 - 靜電 | - 培訓 - 知識 - 認知 - - 安全 |
五組數(shù)據(jù)列出的因素重要程度不同,但都影響著zui終結果,因此,要實現(xiàn)高品質的點膠,應當把這些方面都考慮在內。
點膠設備
點膠設備
粘性點膠設備主要分為2組:在線式和離線式。選擇在線或離線系統(tǒng)取決于手頭任務。如果此工藝很少使用,或僅在小規(guī)模生產(chǎn)中使用,選用離線點膠裝置就比較適合。反正,如果是大規(guī)模生產(chǎn),所需生產(chǎn)周期較短,顯然在線系統(tǒng)比較適用。
無論在線還是離線系統(tǒng),都會用到3種點膠方法。這3種方法分別為時間/壓力法,螺旋泵法和活塞泵法。3種方法都有相同之處,即點膠頭在X,Y和Z軸龍門架移動時,允許點膠頭在固定的PCB上方移動,并把粘合劑以小點的方式打到PCB上。使用多龍門點膠機,可以實現(xiàn)高速點膠,從而克服瓶頸問題。這些機器速度高達每小時120.000點以上,且機器占地面積相對較小。為了適應不同膠點的直徑和高度,每個龍門應配備2 – 4個點膠頭。
為確保粘合點生產(chǎn)質量,PCB支架必須保證PCB處于鎖定位置并和X,Y軸保持平行。PCB支架必須能適應生產(chǎn)靈活性和快速換線。
現(xiàn)代點膠裝置具備多種選項,如電腦控制,自動傳送帶寬度調整,粘合劑溫度控制,自動針頭校準(X,Y,Z),等。對于真正的高產(chǎn)量生產(chǎn)線來說,應使用另一種點膠法;Pin腳傳送法(本文不作介紹)。
點膠法
點膠法
點膠系統(tǒng)必須將不同容器中的粘合劑,按照統(tǒng)一的形狀和高度,以點的形式打到PCB阻焊表面。該粘合劑必須有*的吸附力,(有時被稱為“濕強度”)才能固定元件,直至固化。固化的粘合劑必須保證SMD元件在適當位置,直至完成波峰或回流焊接(二次雙面回流焊工藝)。
粘合劑沉積物及形狀由不同因素決定,如粘接劑粘性,粘接劑供給壓力,點膠時間(時間/壓力系統(tǒng)),螺旋旋轉(螺旋旋轉系統(tǒng)),活塞沖程數(shù)量(活塞系統(tǒng)),點膠速度和噴嘴投射距離。
時間/壓力 螺桿泵 活塞泵
時間/壓力 螺桿泵 活塞泵
SMT粘性點膠工藝有一些限制因素。小于0603(1608)的貼片元件不能貼裝在SMT粘合劑上,否則會由于跑料致使失敗風險相當高。另一個限制因素是點膠粘合點需要足夠高才能粘住元件,因此也需要較高的機體投射。當然,這取決于噴嘴直徑和噴嘴投射腳的高度。為了達到滿意效果,需考慮幾個重要參數(shù)。每種系統(tǒng)參數(shù)詳解如下。
時間/壓力系統(tǒng)
時間/壓力是zui古老也是zui常用的SMT粘性點膠系統(tǒng)。然而,它也是所描述的3種系統(tǒng)中zui靈敏的系統(tǒng)。
時間&壓力
時間/壓力系統(tǒng)
時間/壓力是zui古老也是zui常用的SMT粘性點膠系統(tǒng)。然而,它也是所描述的3種系統(tǒng)中zui靈敏的系統(tǒng)。
時間&壓力
在時間/壓力系統(tǒng)中,相對較高的氣壓在一段控制的時間內(毫秒),作用于粘合劑罐頂部,并把所需劑量的粘合劑傳送到PCB上。所選點膠時間,噴嘴內徑和投射距離,決定了膠點的大小。
噴嘴尺寸
螺旋系統(tǒng)也被稱為旋轉泵或阿基米德泵。
螺旋旋轉
噴嘴尺寸
一些點膠裝置其龍門上有2 – 4個點膠頭。每個點膠頭都配有不同的噴嘴直徑和投射距離,以確保機器能點涂各種尺寸的粘合點。例如:一個內徑較小,投射距離較短的噴嘴無法在大型PLCC封裝上點涂粘合點。噴嘴尺寸應根據(jù)手頭任務進行選擇。通常來說,zui小點的直徑是噴嘴內徑的兩倍。點的zui大直徑由噴嘴內徑和投射腳的高度共同決定。
投射
彎曲或扭曲的PCB可能會影響較大的點尺寸,進而元件吸附力的強度也會受到影響。推薦對投射腳進行周期性高度測量,因為這也是控制點膠工藝的一部分。投射腳不斷與PCB表面摩擦,zui終會造成磨損,從而導致膠點的高度,體積,拖尾等發(fā)生變化。噴嘴上的投射角度也是一個重要問題。有些系統(tǒng)有其固定的投射角度,因此無論系統(tǒng)有多靈活,都能給出一定的限制。而有些系統(tǒng)可以讓用戶選擇不同的投射角度,以提高速度和性能。操作員在更換或清洗噴嘴過程中,必須認識到這一點。
溫控
螺旋泵系統(tǒng)投射
彎曲或扭曲的PCB可能會影響較大的點尺寸,進而元件吸附力的強度也會受到影響。推薦對投射腳進行周期性高度測量,因為這也是控制點膠工藝的一部分。投射腳不斷與PCB表面摩擦,zui終會造成磨損,從而導致膠點的高度,體積,拖尾等發(fā)生變化。噴嘴上的投射角度也是一個重要問題。有些系統(tǒng)有其固定的投射角度,因此無論系統(tǒng)有多靈活,都能給出一定的限制。而有些系統(tǒng)可以讓用戶選擇不同的投射角度,以提高速度和性能。操作員在更換或清洗噴嘴過程中,必須認識到這一點。
溫控
粘合劑的粘度zui為重要。為了降低粘合點的體積和形狀偏差,必須使用粘合劑溫度控制系統(tǒng)。需為選定的粘接劑優(yōu)化溫度設置,但所設溫度至少應比周圍溫度高出幾度。
螺旋系統(tǒng)也被稱為旋轉泵或阿基米德泵。
螺旋旋轉
*的低壓作用于料盒頂部,把里面的粘合劑推到螺旋腔頂部。轉動螺旋鉆,粘合劑就會向下移動并通過噴嘴排出。SMT點膠量取決于螺旋鉆旋轉次數(shù)(程度),粘合劑觸變性及環(huán)境溫度。
噴嘴尺寸
噴嘴尺寸
時間/壓力系統(tǒng)需要在龍門上配備多種尺寸的噴嘴,才能使機器點涂出不同大小的膠點。為任務選擇噴嘴尺寸的原則同上。
投射
投射
在時間/壓力系統(tǒng)中,利用機械噴嘴投射腳可以克服PCB彎曲及扭曲問題。投射高度應取決于噴嘴內徑,介于0.15和0.3mm之間。如果使用機械噴嘴投射腳就可以避免此問題。利用投射腳也可確保膠點高度統(tǒng)一。
溫控
PCB接觸到來自空氣的灰塵和污垢會導致粘合劑吸附力下降,zui終導致PCB元件缺失。使用的粘合劑類型,生產(chǎn)區(qū)氣流,溫度,濕度和光照影響著粘合劑吸附力度。查看粘合劑供應商提供的所需溫度窗口數(shù)據(jù)。在某些情況下,靜電也會產(chǎn)生問題。這種情況發(fā)生在噴嘴充電時。粘合劑吸附在噴嘴上會造成大量拖尾現(xiàn)象。為了解決這個問題,可以在點膠裝置上放一臺離子吹風機 。由于粘合劑通常是環(huán)氧樹脂,操作時須格外小心。使用手套可以避免皮膚接觸,尤其是在點膠結束后的清洗過程。時間/壓力系統(tǒng)zui易清洗,因為其只有幾個部件組成。
操作員
溫控
對于其他兩種點膠系統(tǒng)而言,粘合劑的粘度和流動特性zui為重要。需為選定的粘合劑優(yōu)化溫度設置,但所設溫度至少應比周圍溫度高出幾度。
活塞泵系統(tǒng)
滴數(shù)
環(huán)境活塞泵系統(tǒng)
活塞泵系統(tǒng)或正排量泵是3種類型點膠機中的一種。此系統(tǒng)優(yōu)勢在于其重要工藝參數(shù)數(shù)量有限。變化通常是+ / - 1的體積百分率。此類型的系統(tǒng),拖尾現(xiàn)象并不常見。 但如果粘合劑粘度不適當,也會出現(xiàn)這種情況。
滴數(shù)
其中一個系統(tǒng)功能如下:當活塞被電磁閥提起,就會有*的低壓作用到料盒頂部,進而粘合劑會填充整個活塞腔。當把彈簧承載的活塞釋放,一滴液滴會由于壓力從噴嘴排出,并打到下面的PCB上。活塞泵的設計有很多種,但它們每次都只會排出一滴細小的粘合劑液滴。大量的粘合劑是通過無數(shù)液滴堆積而成。這意味著,該工藝極易控制。
噴嘴尺寸
使用此系統(tǒng),只需一種直徑的噴嘴。如上文所述,較大的粘合劑液滴是通過無數(shù)小液滴堆積而成。
投射
溫控
材料
粘合劑
噴嘴尺寸
使用此系統(tǒng),只需一種直徑的噴嘴。如上文所述,較大的粘合劑液滴是通過無數(shù)小液滴堆積而成。
投射
對于大多數(shù)活塞泵系統(tǒng)而言,粘合劑的點涂是一種非接觸式工藝,支持一些已在其位的元件。有些裝置,包括PCB高度測量裝置,用來確保噴嘴高度統(tǒng)一,可調范圍為4至6mm。
溫控
使粘合劑保持均勻的粘度對活塞泵系統(tǒng)來說至關重要。需為選定的粘合劑優(yōu)化溫度設置,但所設溫度至少應比周圍溫度高出幾度。
材料
粘合劑
粘合劑基本功能是保證元件在PCB上,直到該元件完成波峰或回流(底部)焊接。選擇SMT粘合劑應考慮的主要因素是:點膠方法,點膠速度,工作環(huán)境,粘合劑貯存期及固化過程。
PCBs
PCBs
PCB平整度影響著點膠質量。如果PCB彎曲或扭曲,膠點尺寸也會發(fā)生變化,從而元件吸附力度也會發(fā)生變化。必須保持PCB潔凈,且無指紋污染,否則可能會導致吸附性變差,zui終造成元件在進行波峰焊接時從PCB上脫落。此外,當為每種元件選擇膠點尺寸和投射腳高度時,與焊料掩膜有關的焊墊高度也是要考慮的一個重要因素。事實上,當PCB表面不平整時,會出現(xiàn)zui常見的問題。
PCB接觸到來自空氣的灰塵和污垢會導致粘合劑吸附力下降,zui終導致PCB元件缺失。使用的粘合劑類型,生產(chǎn)區(qū)氣流,溫度,濕度和光照影響著粘合劑吸附力度。查看粘合劑供應商提供的所需溫度窗口數(shù)據(jù)。在某些情況下,靜電也會產(chǎn)生問題。這種情況發(fā)生在噴嘴充電時。粘合劑吸附在噴嘴上會造成大量拖尾現(xiàn)象。為了解決這個問題,可以在點膠裝置上放一臺離子吹風機 。由于粘合劑通常是環(huán)氧樹脂,操作時須格外小心。使用手套可以避免皮膚接觸,尤其是在點膠結束后的清洗過程。時間/壓力系統(tǒng)zui易清洗,因為其只有幾個部件組成。
操作員
點膠是一項非常敏感細致的工藝。因此,操作員必須訓練有素且經(jīng)驗豐富。操作員應能預見問題并及時做出調整,以確保良好的點膠質量。例如:應頻繁控制膠點位置,形狀和體積。
SMT點膠故障清單
元件缺失
SMT點膠故障清單
元件缺失
波峰或回流(底部)焊接后元件缺失,一般是由于膠點不足,缺失或偏離造成的。粘合劑缺失可能由于噴嘴堵塞或部分堵塞,投射腳損壞或過高,料盒進氣等因素造成。阻焊表面受污,會導致掩模粘性變差。掩模通??雌饋碛湍伝蚍浅S泄鉂?。此問題典型現(xiàn)象是粘合劑通常吸附在被移除的元件上,而不是PCB掩模上。另外,不良的固化過程也可能導致焊接完成后元件丟失。
接頭松開
更多點膠方面的技術和應用問題可與陸探討:
接頭松開
接頭松開通常由于膠點偏離或拖尾造成。如果粘合劑全部或部分點涂在焊盤上并被貼裝的元件擠壓出去,波峰焊過程就無法進行。粘合劑點涂在焊盤上可能是機器精度問題或設置出錯,使PCB表面上留有太多粘合劑。粘合劑拖尾由幾個因素造成; 粘合劑觸變性差,PCB表面狀況不良,機器參數(shù)設置錯誤,靜電或噴嘴不合適。在時間/壓力和螺旋系統(tǒng)中,相對噴嘴內徑及投射高度來說,如果粘合劑量太大,將導致拖尾及膠點體積大面積變化。由于表面張力過大,粘合劑吸附在噴嘴,當進行縮回時會造成拖尾現(xiàn)象。
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陸 1381630205
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