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胶粘剂在电子组装中的应用
发布时间：2023-09-25 09:26:54
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胶粘剂在混装及双面回流焊接工艺中主要是把元器件固定于电路板底面,以便进行波峰焊或双面回流焊工艺。常用的胶粘剂涂覆方法包括针转移法、点涂法和丝网印刷法/模板印刷法。模板印刷法近年来在大批量高速流水线生产中得到了较为广泛的应用。主要介绍了胶粘剂的涂覆工艺及选择和胶粘剂的性能及选择和胶粘剂的相关工艺设计,并对其进行了较为详细的分析。
电子组装中波峰焊和再流焊两种工艺都会用到胶粘剂,以防元器件因振动和冲击等原因而发生偏移或脱落。波峰焊接时需用胶粘剂将表面贴装元器件与电路板连接在一起,而再流焊接时通常不需用胶粘剂,因为焊膏本身就可以起到固定元器件的作用,只有双面再流焊接工艺中对于电路板反面质量太大的元器件才会需要,同时用焊膏和胶粘剂两种工艺材料固定。
胶粘剂的应用伴随着PCB设计的复杂化和元器件微型化对产品可靠性及电子组装工艺提出了严格要求,在电子组装技术中将会越来越具有挑战性。
胶粘剂的组成与分类
胶粘剂通常由基础树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、填料和助剂等组成,其核心部分为基础树脂。胶粘剂按固化方式可分为热固化、UV固化、湿固化、热-UV固化和阳离子固化等;按化学性质可分为环氧类、聚氨酯类、有机硅类、丙烯酸类及其它类型;按固化特性可分为热固性、热塑性和弹性体三类。
胶粘剂有单组份、双组份和多组份等多种类型:单组份的胶粘剂可直接使用,双组份或多组份的胶粘剂在使用时必需准确计算和准确称量,质量分数误差不得大于2%～5%,并且应根据规定的步骤配制。固化剂用量过多,胶层变脆;固化剂用量过少,固化不完全。按比例配好后,应充分搅拌,使其混合均匀,并用溶剂调整黏度。
胶粘剂的封装形式
胶粘剂封装形式应便于设备的使用,由于不同的涂覆工艺及使用要求,胶粘剂需各式各样的封装形式。目前胶粘剂的封装形式主要有下面几种。
注射筒定制式封装
注射筒定制式封装适合于不同设备、不同形状及尺寸,可直接安装在设备上使用,一般分为5ml、10ml、20ml和30ml等规格。对于紫外线敏感的胶粘剂,封装在防紫外线的注射筒中。此类封装一般属一次性使用,分装时保证注射筒内不进入空气,封装中不存在污染物,因而使用方便,质量易于控制。
牙膏状管式封装
一般采用聚乙烯软管,封装成牙膏状,约为400g左右的封装量,分装时需要使用离心脱泡装置,但注射筒内仍会存在大量气泡或其它污染物,影响点胶质量,削弱生产效率。另外,其有效使用量仅有70%左右,浪费严重,因而成本较高。
塑料筒式封装
此类封装一般约30mL,呈长圆筒状,主要适用于针转移或模板印刷涂覆工艺。分装时将专用适配器装在筒式封装的出胶口上,再将出胶口套在适配器另一端,然后用专用施胶枪手动或气动将胶粘剂连续地注入筒内。由于是从装好端塞的注射筒的出胶口装入胶黏剂,可有效地减少注射筒内的气泡,与牙膏状管式封装相比更便于使用和质量控制,有效使用量大大超过牙膏管式封装,成本相对较低。
罐式封装
通常一罐为1.0kg或0.5kg,因而较适合针转移和模板印刷涂覆工艺,不是注射法施胶,否则分装较困难,浪费极大。
胶黏剂涂覆工艺
胶黏剂涂覆工艺是将胶黏剂从贮存器内转移到电路板上,可以在元器件贴装前或贴装后涂覆,这取决于贴装设备或胶粘剂涂覆设备。胶粘剂涂覆方法主要有针转移法、点涂法(注射法)和丝网印刷法/模板印刷法。
针转移法
针转移法是大批量生产时最简单的涂覆工艺,可单点/多点同时涂覆,生产效率很高。首先根据基板上需要点胶的位置定制专门的针阵列,需要涂覆胶黏剂时,针阵列的针头浸入到贮胶槽中沾取适量的胶黏剂转移到基板表面,针头下移后胶黏剂的表面张力使得针头上的一部分胶黏剂在基板上形成一个胶滴,且每次胶黏剂量几乎是均匀的。
针转移法工艺参数控制
针转移法涂覆工艺中,胶滴的大小由针头直径、针头浸入储胶容器的深度、胶黏剂的流变性、环境温度以及胶的成分控制。
针头直径
不同的元器件封装形式需要不同直径的针,以便施加所要求的胶量。现在有很多系列的滴胶针产品,几乎可以适应所有的元器件封装形式。
贮胶容器中胶层的厚度
胶量不仅决定于滴胶针头直径,还取决于贮胶容器中胶层的厚度。胶层的厚度可由刮板的高度调整,一般为1.5mm～2.0mm为佳。
温度
贮胶容器中胶黏剂的温度需要调整和控制,用以补偿不同批次胶黏剂的不同胶黏度,一般控制在25℃～30℃为佳。
点涂法(注射法)
点涂法又称为点胶法,以点胶嘴进行涂覆,施胶时先将胶黏剂装入筒内,用手动、气动或电动驱动控制施胶压力大小和时间,从胶嘴针孔中挤压出来进行涂覆,如图1所示来获得不同大小和形状很好的胶点。工作时需要进行一定的编程来控制如图2所示的针头运行周期。通常,设备发出“涂覆”指令的时刻与真正胶液被挤压出来的时刻有一个“延迟”时间,该延迟时间受胶黏剂的黏度、涂覆装置的类型、注射筒与端塞的尺寸、胶嘴内径及胶嘴针孔的长度等因素影响。另外,要正确设置点胶头在点胶后Z轴上升的回程距离,如果回程距离太小,则会发生拖尾现象。
电子组装中波峰焊和再流焊两种工艺都会用到胶粘剂,以防元器件因振动和冲击等原因而发生偏移或脱落。波峰焊接时需用胶粘剂将表面贴装元器件与电路板连接在一起,而再流焊接时通常不需用胶粘剂,因为焊膏本身就可以起到固定元器件的作用,只有双面再流焊接工艺中对于电路板反面质量太大的元器件才会需要,同时用焊膏和胶粘剂两种工艺材料固定。
胶粘剂通常由基础树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、填料和助剂等组成,其核心部分为基础树脂。胶粘剂按固化方式可分为热固化、UV固化、湿固化、热-UV固化和阳离子固化等;按化学性质可分为环氧类、聚氨酯类、有机硅类、丙烯酸类及其它类型;按固化特性可分为热固性、热塑性和弹性体三类。
胶粘剂有单组份、双组份和多组份等多种类型:单组份的胶粘剂可直接使用,双组份或多组份的胶粘剂在使用时必需准确计算和准确称量,质量分数误差不得大于2%～5%,并且应根据规定的步骤配制。固化剂用量过多,胶层变脆;固化剂用量过少,固化不完全。按比例配好后,应充分搅拌,使其混合均匀,并用溶剂调整黏度。
胶粘剂的封装形式
胶粘剂封装形式应便于设备的使用,由于不同的涂覆工艺及使用要求,胶粘剂需各式各样的封装形式。目前胶粘剂的封装形式主要有下面几种。
注射筒定制式封装
注射筒定制式封装适合于不同设备、不同形状及尺寸,可直接安装在设备上使用,一般分为5ml、10ml、20ml和30ml等规格。对于紫外线敏感的胶粘剂,封装在防紫外线的注射筒中。此类封装一般属一次性使用,分装时保证注射筒内不进入空气,封装中不存在污染物,因而使用方便,质量易于控制。
牙膏状管式封装
一般采用聚乙烯软管,封装成牙膏状,约为400g左右的封装量,分装时需要使用离心脱泡装置,但注射筒内仍会存在大量气泡或其它污染物,影响点胶质量,削弱生产效率。另外,其有效使用量仅有70%左右,浪费严重,因而成本较高。
此类封装一般约30mL,呈长圆筒状,主要适用于针转移或模板印刷涂覆工艺。分装时将专用适配器装在筒式封装的出胶口上,再将出胶口套在适配器另一端,然后用专用施胶枪手动或气动将胶粘剂连续地注入筒内。由于是从装好端塞的注射筒的出胶口装入胶黏剂,可有效地减少注射筒内的气泡,与牙膏状管式封装相比更便于使用和质量控制,有效使用量大大超过牙膏管式封装,成本相对较低。
罐式封装
通常一罐为1.0kg或0.5kg,因而较适合针转移和模板印刷涂覆工艺,不是注射法施胶,否则分装较困难,浪费极大。
胶黏剂涂覆工艺
胶黏剂涂覆工艺是将胶黏剂从贮存器内转移到电路板上,可以在元器件贴装前或贴装后涂覆,这取决于贴装设备或胶粘剂涂覆设备。胶粘剂涂覆方法主要有针转移法、点涂法(注射法)和丝网印刷法/模板印刷法。
针转移法
针转移法是大批量生产时最简单的涂覆工艺,可单点/多点同时涂覆,生产效率很高。首先根据基板上需要点胶的位置定制专门的针阵列,需要涂覆胶黏剂时,针阵列的针头浸入到贮胶槽中沾取适量的胶黏剂转移到基板表面,针头下移后胶黏剂的表面张力使得针头上的一部分胶黏剂在基板上形成一个胶滴,且每次胶黏剂量几乎是均匀的。
针转移法涂覆工艺中,胶滴的大小由针头直径、针头浸入储胶容器的深度、胶黏剂的流变性、环境温度以及胶的成分控制。
针头直径
不同的元器件封装形式需要不同直径的针,以便施加所要求的胶量。现在有很多系列的滴胶针产品,几乎可以适应所有的元器件封装形式。
胶量不仅决定于滴胶针头直径,还取决于贮胶容器中胶层的厚度。胶层的厚度可由刮板的高度调整,一般为1.5mm～2.0mm为佳。
温度
贮胶容器中胶黏剂的温度需要调整和控制,用以补偿不同批次胶黏剂的不同胶黏度,一般控制在25℃～30℃为佳。
点涂法又称为点胶法,以点胶嘴进行涂覆,施胶时先将胶黏剂装入筒内,用手动、气动或电动驱动控制施胶压力大小和时间,从胶嘴针孔中挤压出来进行涂覆,如图1所示来获得不同大小和形状很好的胶点。工作时需要进行一定的编程来控制如图2所示的针头运行周期。通常,设备发出“涂覆”指令的时刻与真正胶液被挤压出来的时刻有一个“延迟”时间,该延迟时间受胶黏剂的黏度、涂覆装置的类型、注射筒与端塞的尺寸、胶嘴内径及胶嘴针孔的长度等因素影响。另外,要正确设置点胶头在点胶后Z轴上升的回程距离,如果回程距离太小,则会发生拖尾现象。
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