您還在使用SMT粘合劑嗎？

摘要
 

如今可用工具的范圍越來越廣，因此，以當前可用的材料、鋼網和印刷機，似乎沒理由在大批量生產中使用SMT粘合劑點膠。使用傳統厚實的塑料模板，利用粘合劑適印性測試結果，可得到各種高度和直徑沉積物。采用激光三角測量技術，可把粘合劑沉積物的高度和直徑數據量化。利用模板及推薦的工藝指南，也可量化孔徑對沉積物高度的影響。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，此工藝包括點膠，Pin腳轉移，印刷。開發具有適印性的粘合劑以便能從單一厚度的模板產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。本文對比三種高速印刷法，討論粘合劑適印性。*種印刷方法每小時可以產生400,000個以上的膠點。第二種方法速度較慢，但對高投射元件（如QFP）來說，能產生較為廣泛高度的膠點。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之前，市面上一直使用的是點膠和Pin腳轉移法。

測量粘合劑適印性

為了量化粘合劑產生膠點沉積物的能力及測量產量的稠度，出現了一種自動化客觀的測量方法。從圖1可以看出，使用一系列直徑0.3mm（0.0118”） 到1.8mm （0.0709”）的模板孔徑來設計適印性測試圖案。孔徑的射線排列包含16個頻段，每個頻段包含80個給定直徑的孔徑，總共1280個孔。利用自動絲網印刷機可編程刮刀頭，測試圖案通過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，是因為其平整度和反射特性。

為了在其底部 和 頂部的位置（如圖3所示）獲得膠點的直徑，創建了自動檢測程序 , 該系統利用固定的激光三角傳感器測量（X＆Y ）上每個位置的

高度（Z）,本次試驗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”）, 割線和膠點周長一旦建立交集，就會計算割線中心，二次測量掃描發生在離割線掃描90℃的位置上。二次掃描和膠點周長的交集就是膠點直徑（±0.5密耳）。該信息發送給數據文件，沿直徑測量峰高（±0.4密耳）。多個附連測試版的數據導入到電子表格中，在此表格中，可以計算峰值高度和直徑的標準偏差，平均值，范圍和變異系數（CV）。

方法1：只用芯片

此法相當常見，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（無源器件）的應用程序。在流變粘合劑出現之前，此法是*可行的。根據所選的孔徑，膠點高度可以是模板厚度的½到1½倍。刮刀速度非常快，模板厚度通常為6-8密耳。圖3所示的是膠點高度和孔徑之比。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。

       


方法2：AI前的所有類型元件

從方法1的高度數據可以看出，粘合劑zui大高度大約比模版厚度大2密耳。對于較高的投射引腳元件來說，此高度并不夠。方法2，也稱為溢流印刷法。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。開始印刷時，為非接觸式印刷設置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的幾何圖形。模板小孔上粘合劑存儲器和PCB印刷材料之間形成一條線。這條實線zui終會回落到模板小孔上，并變成膠點的形狀。此方法分離速度緩慢（0.1?0.4毫米/秒），可確保PCB轉移到下個工藝前，此工藝*完成。此法雖然比單沖程方法慢，但運用此方法，產量可達每小時100,000點以上。




方法3：AI后的所有類型元件

此工藝的優點是能夠在已插有通孔元件的電路板上印刷。傳統的厚度為3mm，由乙縮醛塑料構成，其上已有鉆孔。因此，此方法在大多數商業產品組裝上具有潛在應用。為100個測試圖案的印數評估其封閉式印刷頭（EPH），刮刀印刷法以及快速（6 IPS），慢速（1 IPS）印刷速度。除了觀察小孔內圈丟失的膠點（<20密耳直徑），也對其進行計數（圖7）。對小孔外圈（>40密耳直徑）的氣泡缺陷進行觀察（圖6），并手動對其進行計數。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，刮刀前傳統的卷狀材料有助于粘合劑在進入小孔前“脫氣”。從高度和直徑的統計數據（圖8和圖9）表明，使用EPH和刮刀法產生的結果非常相似，與方法1或2相比，不僅步進變異系數更高，而且有效膠點高度范圍更小。


 

總結：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. 整體來說，使用溢流印刷法（方法2）獲得的效果*。因為此方法形成的膠點zui多，產生膠點高度的種類也zui多（變異系數zui低）。然而，該方法以及單沖程印刷法只能應用在地形平坦的環境。（即沒有凸起的通孔元件）。

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。可能由于刮刀前的卷狀材料有自然脫氣的效果，此方法產生的氣泡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象司空見慣。氣泡一旦出現在小孔上，會像點膠一樣，以同樣的方式傳遞到電路板表面上。

4. 較厚的塑料模板應當接近傳統的模板厚度以達到適印性。預先測試不同的流變粘合劑以得到所需的膠點形狀和濕強度。在今后的發展過程中，小孔橫截面圖形應模仿傳統模板厚度以達到預期的表面張力效果。

5. 對于所有傳統的波峰焊SMT元件來說，使用3種不同的方法印刷都可產生廣泛高度的膠點，專門印刷材料，能長時間曝光在各種工廠環境中下，您為什么仍然使用SMT粘合劑？

設計指南

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印刷機校準公差） - 6密耳 

例如：0805芯片間距：30密耳印刷機重復性：±1密耳

孔徑=30-2-6=22