00242電子組裝生產(chǎn)中的涂敷工藝

1、電子組裝生產(chǎn)中的涂敷工藝隨著元器件越來越小以及愈加復(fù)雜，能否準(zhǔn)確地在線路板指定位置上進(jìn)行膠水或焊膏微量涂敷已成為許多工藝對設(shè)備的一項重要要求。 由于涂敷工藝有許多優(yōu)點，因此正在被越來越多生產(chǎn)廠商所采納，然而各種各樣的涂敷技術(shù)也使許多用戶在選擇時無所適從。涂敷的主要目的是將膠水或焊膏精確地涂布于pcb上，前者(點膠工藝)早已應(yīng)用于傳統(tǒng)的通孔雙面板組裝中以將元件粘附在相應(yīng)的位置上，而后者(點膏工藝)也隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展迅速普及。半導(dǎo)體封裝工業(yè)中先進(jìn)封裝的迅猛發(fā)展也在推動涂敷技術(shù)的推廣，涂敷工藝在先進(jìn)封裝中可用于倒裝芯片(以及最近的csp)底部填充和bga與芯片封裝的密封。作為生產(chǎn)商也許仍然對如何利

2、用點膠或點膏的優(yōu)點不很清楚，此外如果真的決定了選擇涂敷工藝，令人眼花繚亂的設(shè)備及選項也讓人望而卻步。涂敷基本原理涂敷可以簡單地定義為通過壓力的作用使液體發(fā)生移位。在電子裝配工藝中，最基本方法是直接采用壓縮空氣或者機(jī)械方式如旋轉(zhuǎn)螺旋泵或活塞泵來實現(xiàn)。長期以來，氣壓泵一直被認(rèn)為是最直接的涂敷方式，它根據(jù)時間-壓力原理利用壓縮機(jī)產(chǎn)生受控脈沖氣流進(jìn)行工作。它有一個注射器，在末端裝有一針頭，工作時氣流脈沖作用時間越長，從針頭推出的涂敷材料數(shù)量就越多。其它涂敷技術(shù)則利用某種機(jī)械裝置來實現(xiàn)液體涂敷，如speedline公司的camalot涂敷機(jī)采用一種旋轉(zhuǎn)螺旋泵，該泵用到的阿基米德螺旋原理實際上在古代灌溉系

3、統(tǒng)中就已經(jīng)在用了。這項技術(shù)依靠一個精密設(shè)計的導(dǎo)引螺桿和圓筒結(jié)構(gòu)，在它里面裝有固定數(shù)量的涂敷材料，這些材料填滿了螺紋凹槽，其涂敷量與導(dǎo)引螺桿轉(zhuǎn)動量成正比。螺桿的轉(zhuǎn)動由一個電機(jī)驅(qū)動電磁離合系統(tǒng)進(jìn)行精確控制，電機(jī)以恒定速度轉(zhuǎn)動，通過離合器的咬合與釋放來推動螺桿。根據(jù)螺旋泵轉(zhuǎn)動時間、針管直徑和導(dǎo)引螺桿的溝槽深度不同可得到各種涂敷尺寸。兩者之間最主要的區(qū)別是采用何種技術(shù)進(jìn)行涂敷。由于阿基米德螺旋原理方法在涂敷過程中是在注射器內(nèi)部對涂敷材料進(jìn)行操作，因此可以避免采用氣壓泵時會產(chǎn)生的兩個主要問題：第一，涂敷材料在升溫時始終加有氣壓，這會使其稠度與流變性發(fā)生改變。第二，隨著涂敷材料的消耗，壓縮腔會越來越大最后

4、變空，這將影響氣流脈沖信號的響應(yīng)時間，從而導(dǎo)致無法準(zhǔn)確控制材料的涂敷數(shù)量。膠水與焊膏90%的點膠都是用于對過波峰焊雙面板的元件固定，使得線路板在反過來以及進(jìn)入波峰時元件不會掉下。時至今日，這種工藝仍然對涂敷設(shè)備有著很多要求。點膠工藝并不像看起來那么簡單，必須要認(rèn)真考慮所用元器件的尺寸。對于很小的元件如0402甚至0603，其焊盤間距都非常小，因此膠點的形狀、體積和位置必須精確，否則膠粘劑沾到焊盤會影響其可焊性，而導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量問題。對于比較大或者比較單純的器件，如soic器件，這一工藝缺陷就不那么突出。當(dāng)需要涂敷兩個或三個點時，由于空間較大，允許的偏差也可以大些。這時對精度與重復(fù)精度的要求并不

5、嚴(yán)格，因此可使用精度控制較低的低價位機(jī)器。最近涂敷工藝還用在焊膏涂敷上，盡管模板印刷長期以來一直被認(rèn)為是最有效的焊膏涂布方式，但現(xiàn)在涂敷技術(shù)的發(fā)展使其在許多情況下成為首選。毋庸置疑，涂敷焊膏決不可能與絲網(wǎng)印刷一樣快捷，但是絲網(wǎng)印刷卻不具有涂敷的靈活性。因為涂敷是一個“參數(shù)驅(qū)動”的過程，它不需要任何硬件加工，而且還可以涂敷不同大小的焊膏，另外在一些不能印刷的場合也只能采用涂敷，例如在通孔內(nèi)涂布焊膏(spott)以及移動電話和汽車電子中采用的現(xiàn)代3d電路等。3d電路需要在不同高度平面進(jìn)行焊膏涂布，這對于絲網(wǎng)印刷而言是根本無法做到的。涂敷的優(yōu)點與絲網(wǎng)印刷相比，涂敷的最大優(yōu)點在于其靈活性。涂敷比絲網(wǎng)印

6、刷成本低，因為它不需要為每一個新產(chǎn)品或每一次布局改動去制作昂貴的模板，然后留待以后使用。采用絲網(wǎng)印刷時，哪怕只是對板面設(shè)計的某一個元件進(jìn)行了變動，也必須要制作一塊全新的模板。而對于涂敷來說，僅僅只需對涂敷程序中的某一行作一小小的調(diào)整，所做的工作也只是用幾秒時間敲幾下鍵盤即可，不需要額外的投入。這使得涂敷焊膏特別適合于小批量或多品種的生產(chǎn)，尤其是需要做大量樣品的場合，如像研發(fā)部門。涂敷工藝還可作為一種非常有效的返修工具用于中、大批量生產(chǎn)中，它可以精確地將焊膏涂敷到某一個元件位置。對于又小又復(fù)雜的板，由于無法用手工組裝，這一點就顯得非常重要。此外，絲網(wǎng)印刷與涂敷之間的速度差別也一直在減小。以xyf

7、lex四頭涂敷機(jī)為例，根據(jù)不同使用條件，在75m精度下速度可達(dá)每小時140,000點(dph)或者50m精度下120,000dph。這一速度使其完全能夠加入到目前產(chǎn)量在40,000至90,000cph的大多數(shù)由新型貼片機(jī)和高速貼片機(jī)組成的生產(chǎn)線上，這樣擴(kuò)寬了工藝條件范圍，因為焊膏的涂布可選用涂敷來取代絲網(wǎng)印刷。涂敷還是印刷？決定是采用涂敷還是印刷可大致分成三種情況來考慮。對于小批量、多品種而言涂敷是最佳選擇，因為這種方法不需要對每一次新的板面設(shè)計或變更制作模板，既節(jié)省了開支又避免了因此而帶來的時間延誤。但是對于大批量、少品種生產(chǎn)，絲網(wǎng)印刷仍是最合適的焊膏涂布方法，因為其具有絕對的速度優(yōu)勢，而且

8、相對大批量的產(chǎn)品而言，模板的制作費(fèi)用基本可以忽略。難以作出決定的是介于兩個極端中間的情況中等批量、中等品種的生產(chǎn)，此時兩種方法都可能適用。盡管正向位移泵已被證實在速度與涂敷性能方面具有一定優(yōu)勢，但在擋塊位置及z軸運(yùn)動時間方面還存在一些問題。另外，有很多人關(guān)注到噴涂，因為噴涂可以在飛行中進(jìn)行，然而噴涂同樣受到最小涂敷點和液體稠度的影響，而且噴涂也需要對高度進(jìn)行監(jiān)測，特別在板子翹曲時。探測高度有兩種方法，即接觸式和激光非接觸式。在需要對每個點都進(jìn)行檢查時，接觸式探測法顯得很慢，而激光式則又對基板的反射性和顏色變化過于敏感。因此，多頭涂敷仍然是提高涂敷產(chǎn)量的最有效方法。多頭系統(tǒng)在不影響產(chǎn)量的情況下，

9、可實現(xiàn)多材料、多種擋塊位置以及更小涂敷點的涂敷，最為重要的是還可由擋塊來控制保持穩(wěn)定的針頭高度。涂敷的另一個主要用途是通孔焊膏涂敷(spott)工藝。在這里，焊膏涂敷在通孔元器件經(jīng)剪折的引線周圍，然后進(jìn)行再流焊?，F(xiàn)在越來越多的制造商都轉(zhuǎn)向完全表面貼裝化生產(chǎn)，但他們還是得采用一些穿孔元器件，因此這種用法正在不斷推廣。與此類似，可以利用涂敷工藝為較大元器件的焊盤添加焊膏，因為此處需要更多的焊膏而印刷方式卻做不到。使用何種涂敷系統(tǒng)？如果決定了采用涂敷工藝，那么隨后就要挑選最能符合要求的涂敷機(jī)類型。在對所用元器件的尺寸與復(fù)雜性進(jìn)行調(diào)查分析之后，機(jī)器的速度、精度和重復(fù)性將是作選擇的首要因素，同時也需要考慮產(chǎn)量和對工藝參數(shù)的要求。首先應(yīng)考慮的是涂敷速度與相應(yīng)的涂敷面積，目前既有半自動臺式機(jī)型(速度為10,00015,000dph)，也有獨(dú)立式和全在線式機(jī)型(速度為20,000140,000dph)。大多數(shù)設(shè)備的精度為75m200m，涂敷量重復(fù)精度為±2%±5%。設(shè)備本身通常還有一系列的選件，選型時也應(yīng)考慮。例如，當(dāng)用于密封或底部填充時，可在多種旋轉(zhuǎn)螺旋泵和正向位移活塞泵間進(jìn)行選擇。對于需要相同涂敷速度和涂敷尺寸的場合，可以只用單泵系統(tǒng)；而對于可以同時以完全不同的尺寸涂敷四種不同材料的系統(tǒng)如xyflex涂敷機(jī)，則要用到四個泵