贴装工艺中粘合剂最佳点胶效果的尝试
介绍
为了顺利完成表面贴装工艺,需考虑几个方面的工艺设计。粘合剂须有良好的稠度,胶点曲线,湿强度及固化强度。设计师必须考虑表面贴装粘合剂(SMA)胶点的大小并利用CAD或一些示教自动化系统来计算适当的点胶位置。设计过程中必须考虑一些典型的SMA问题,同时,也应考虑SMA完成后可能会出现的问题。关于SMA(如点锡膏或环氧树脂)的一些建议也是非常有帮助的。
SMA主要目的是粘着电路板上的元件直至完成波峰焊接。元件范围多种多样,可以是规格为1005[0402]的电阻器,也可以是电容器,甚至是大型集成电路元件。点胶SMA成功的标准是在焊接过程中,元件没有从电路板上脱离。通常,由于SMA点胶得太少,使SMA无法在元件贴装时通过蔓延到元件Pad上形成电气连接干扰而使SMA点胶失败。
图1:1608[0603]表面贴装元件
元件规格(mm)
Land Pattern SMA应用区域宽度
胶点直径(mm)
1608/0603
0.6
0.5
2012/0805
0.6
0.6
3216/1206
1.2
1.2
表1:元件常见尺寸
粘合剂
良好的粘合剂需有以下特性:良好的湿强度,固化强度,稠度及胶点曲线。胶体应促使整个工艺始终保持在公差范围内。 以1608[0603]的元件为例。 IPC表面贴装设计标准在0.60 mm [.025”] (图2)的land pattern pads间规定一段距离。在精度±0.08mm的标称机器及精度±0.13mm[±0.005”]的粘合剂流向中,粘合剂实际点胶区宽度减少到了0.40mm[0.016“],这样可以防止粘合剂覆盖在导电区而出现问题。虽然所需体积意味着带来胶点压扁问题,使其实际使用中受限,但增高粘合剂胶点曲线可解决部分问题。全新喷射点胶系统可提供更高胶点曲线。
图2:1608 0603元件Land Pattern
粘合剂接触过程中所需的合理表面面积,指的是在制造过程中,能承受10到20牛顿的剪切力。在回流焊工艺中,SMA需保持元件吸附力,固化强度系数有时也取决于此工艺。
图3:元件应用实例:(a)SMA不足;(b)SMA适量(c)SMA 过量
按体积点胶
确保适当的胶点直径及高度的一种方法是按体积点胶。使用目前最新的SMA点胶法,即正排量活塞泵和喷射法,能达到最佳效果。因为这两种方法都能精确控制体积,且相对来说,对粘合剂的粘度和比重变化不敏感。胶点实际体积可由公式推导出。导电Pad厚度通常是0.05mm[0.002’’],该芯片的导体通常为0.025mm[0.001”], 能为压扁的胶点提供高度(h)为0.08mm [0.003”]的圆柱形体积。 1608[0603]元件所需的最大直径(D)为0.40mm[0.016”]。所应用的胶点体积应当近似圆柱形,体积应为V =¼•D2H
1608[0603]元件尺寸:
D =0.40mm
H =0.08mm
V =0.01mm³
点胶的胶点体积应与压扁的胶点体积相同,并保证直径不超过贴装区和直径精度所需的范围。在决定SMA点胶数量时,运用此法相当简单。在land pattern实际应用中,导电pad间的距离应比标准距离远一些,体积应接近0.016mm³。3216[1206]元件的体积约为0.30mm³。正排量活塞泵内部安有系统软件,可以简单计算胶体比重来确定点胶体积,因此,正排量活塞泵在通过重量或其它方法确定流速后,可以不依赖粘合剂属性进行点胶工作。喷射法使用阀门调整,在通过测试的基础上点胶特定体积胶体。
可以看出,设计所需的粘合剂种类多种多样,胶体制造商....
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