4章-涂敷工艺技术

表面组装工艺技术第四章胶黏剂和焊膏涂敷工艺•涂敷胶黏剂的目的？暂时固定SMD器件在PCB板上•胶黏剂的涂敷质量影响SMT的工艺效率和工艺质量，甚至影响组件的可靠性等。4.1胶黏剂涂敷工艺技术典型的胶涂敷技术•分配器点涂技术•将胶黏剂一滴一滴地以点状形式涂敷在PCB上相应位置•针式转印技术•单点或成组将胶黏剂转印到PCB相应位置•丝网（模板）印刷技术不同涂胶方式比较SMT工艺对胶涂敷的要求•必须对PCB表面有较强的吸附能力；•润湿力（胶黏剂对PCB）润湿力（胶黏剂对针管和针头）内聚力（胶黏剂本身）；•胶黏剂性能稳定，不易受外界影响；•胶黏剂本身洁净，且不能污染焊盘或引线；•具有可清除性；•与其他工艺相兼容。分配器点涂技术为精确控制胶点的大小和位置，同时提高点胶的效率，一般工艺线采用自动点胶机。电动式螺杆阀特点1、采用步进马达驱动2、可任意设定点的大小3、最小单点直径可达0.3mm4、最高涂料粘度可达50万CPS5、最小单点胶量可达0.04mg6、单点胶量误差可达0.01mg7、最小划线宽度0.35mm8、可选配自动恒温装置，确保涂料流动性一致例：多功能高速点胶机分配器点涂技术的特点•能够适应各种大小和形状电路板的涂胶工艺；•胶点大小和位置易于控制；•储胶器的密封环境，有利于保护胶黏剂的性能不受外界影响；•易于与SMT流水线其他工艺兼容，自动化程度高等。点胶工艺主要参数•胶点轮廓：•胶点直径：•胶点高度：点胶工艺主要参数一般取：R2*A+B，保证80%的粘接•胶的触变性（流变性）好的触变性有利于胶的顺利流出及形成合格胶点；•胶黏剂的湿强度即贴片时，固化前，胶多具有的粘接强度。能够克服元件的轻微移动。•等待/延滞时间从发出点胶信号到实际出胶的时间。点胶工艺主要参数•时间/压力等。点胶工艺主要参数•Z轴回复高度：•针对不同的产品，选择合适的胶黏剂；•合理的工艺参数；•正确的工艺操作规范。点胶工艺注意事项•什么是针式转印？针式转印技术方法一：单针转印技术原理示意图•方法二：•先用针把胶涂到SMD上，再把SMD贴在PCB上。•缺点：涂敷和组装效率低。•实际工艺中采用针矩阵形式进行转印。•缺点：每种电路板需要专门设计并定制一套针矩阵。•优点——•能够一次完成多个元件的涂胶工作，适合同一品种的大批量生产。•缺点——•胶量不易控制；•胶黏剂易被污染；•胶点质量难控易，受环境影响；•对PCB板翘曲敏感等。针式转印技术的特点随着高速自动点胶机性能的不断提高，电子产品的微型化，针式转印技术正在逐渐淡出SMT涂敷工艺。不良点胶现象(1)拉丝(又称拖尾)(2)过量（3)塌落(4)失准(5)空点焊膏最终将形成永久性的焊点并联结SMD与PCB板，直接影响表面组装组件的性能和可靠性。焊膏的涂敷主要有三种方式：•注射滴涂（与胶的点涂工艺相似，小批量用）•印刷涂敷•焊膏喷印技术4.2焊膏涂敷工艺技术丝网印刷——非接触方式模板印刷——直接接触方式印刷涂敷技术原理丝网印刷技术•丝网制板技术•丝网印刷工艺网框材料、尺寸、种类的选择与确定丝网材料、尺寸、种类的选择与确定绷网工艺丝网材料、尺寸、种类的选择与确定基板夹持视觉对位刮板组件及其驱动刮板（刮刀）的速度和压力丝网制板技术——网框选择•网框材料——木材、铝合金和不锈钢等。应具有较好的弹性；•网框尺寸——一般是印刷区域的两倍；•网框种类——常采用胶黏剂固定框。•丝网材料——聚酯丝、不锈钢丝等；•丝网结构——平纹/斜纹、低/中/高目数等；•丝网几何特性——目数M、厚度T、线径D、开孔O、开孔率、透过体积、分辨率等；丝网制板技术——丝网选择综合考虑焊膏特性，PCB板的设计参数，丝网本身的几何特性等因素，才能设计出合适的丝网结构。•将丝网固定在网框上的过程•丝网的拉伸强度和控制丝网的张力很重要。丝网制板技术——绷网工艺丝网制板技术——感光制板•丝网的预处理•涂感光剂•曝光•显影和冲洗•检查和贮存丝网印刷技术准备印刷：图形对准、固定PCB板、上锡膏。开始印刷：刮刀移动并推动焊膏PCB板上移动，焊膏由开孔处进入PCB焊盘。结束印刷：丝网抬升，焊膏留在PCB焊盘上。•基板夹持——采用定位销、真空洗盘等；•视觉对位——利用一些有颜色的对位标记；•刮板组件工作——溢流、接触、印刷；•刮刀速度和压力——速度要恒定、压力要适中。丝网印刷技术——主要组成模板印刷技术特点：•PCB与模板直接接触；•焊膏不需要溢流；•焊膏从金属模板上的开孔流入PCB；•柔性版和刚性板之分；•制板复杂，成本高；•对焊膏粒度和黏度不敏感，不易堵塞；•焊膏图形清晰，易于清洗，可长期使用；•适用于大批量、高密度组装。模板印刷技术模板与丝网印刷的比较激光刻模板关于金属模板的设计•模板开口的宽厚比/面积比；——一般要求宽厚比1.5，面积比0.66•模板开口形状——由SMD焊盘的形状决定。手动丝网印机•Screenprinter焊膏印刷过程的工艺控制•主要工序：基板输入基板定位图像识别焊膏印刷基板输出工艺重点！焊膏的印刷•第一步：刮刀移动，转移焊膏。•第二步：模板上升，完成转移。为保证刮板与基板的严格平行，必须引入浮动调整机构•前半期，脱板速度慢些；•后半期，脱板速度快些；脱板速度的要求基板解除固定，输出下道工序印刷工艺参数及其设置•刮刀速度——与焊膏的触变性有关；•刮刀角度——角度小有利于增大转移深度（纵向力大），但容易漏膏；角度大不容易漏膏，但转移深度小；最佳角度范围•印刷压力——刚好把焊膏从模板刮净，为消除基板的不平整因素，压力稍大些；印刷工艺参数及其设置增加支撑杆，增大基板与刮刀的接触面积•焊膏供给量——刮刀角度大于60°时，供给量不是敏感因素；•刮刀材质和硬度——合金刀（硬度好，易磨损），聚酯橡胶（追随性好，硬度可满足要求）。•切入量——调整压力、共面性及引入浮动机构；•脱板速度；印刷工艺参数及其设置•焊膏印刷厚度—主要由模板厚度决定；—同时，可通过刮刀速度和压力微调之；—SMD引脚间距越大，厚度可越厚；•模板的清洗——主要去除印刷模板底面一侧的污物。印刷工艺参数及其设置印刷工艺参数及其设置•印刷工艺控制小结①图形对准——通过对工作台或对模板作X、Y、θ的精细调整，使PCB的焊盘图形与模板漏孔图形完全重合。②刮刀与网板的角度——角度越小，向下的压力越大，容易将焊膏注入漏孔中，但也容易使焊膏污染模板底面，造成焊膏图形粘连。目前自动和半自动印刷机大多采用60°。•③焊膏的投入量（滚动直径）焊膏的滚动直径∮h≈9~15mm较合适。∮h过小不利于焊膏漏印（印刷的填充性）∮h过大，过多的焊膏长时间暴露在空气中不断滚动，对焊膏质量不利。焊膏的投入量应根据刮刀的长度加入。根据PCB组装密度（每快PCB的焊膏用量），估计出印刷100快还是150快添加一次焊膏。刮刀运动方向∮h焊膏高度（滚动直径）•④刮刀压力——压力太小，可能会发生两种情况：•第1种情况：刮刀在前进过程中产生的向下的Y分力也小，会造成漏印量不足；•第2种情况是：刮刀没有紧贴模板表面，印刷时由于刮刀与PCB之间存在微小的间隙，因此相当于增加了印刷厚度。•另外压力过小会使模板表面留有一层焊膏，容易造成图形粘连等印刷缺陷。因此理想的刮刀压力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净。•⑤印刷速度——由于刮刀速度与焊膏的粘稠度呈反比关系，有窄间距，高密度图形时，速度要慢一些。速度过快，刮刀经过模板开口的时间太短，焊膏不能充分渗入开口中，容易造成焊膏图形不饱满或漏印的印刷缺陷。•在刮刀角度一定的情况下，印刷速度和刮刀压力存在一定的关系，降速度相当于增加压力，适当降低压力可起到提高印刷速度的效果。•⑥网板（模板与PCB）分离速度•窄间距、高密度图形时，网板分离速度要慢一些。•分离速度增加时，模板与PCB间变成负压，焊膏与焊盘的凝聚力小，使部分焊膏粘在模板底面和开口壁上，造成少印和粘连。•分离速度减慢时，PCB与模板间的负压变小，焊膏的凝聚力大，而使焊膏很容易脱离模板开口壁，印刷状态良好。•⑦清洗模式和清洗频率——经常清洗模板底面也是保证印刷质量的因素。应根据焊膏、模板材料、厚度及开口大小等情况确定清洗模式和清洗频率。（印20块清洗一次或印1块清洗一次等）•模板污染主要是由于焊膏从开口边缘溢出造成的。如果不及时清洗，会污染PCB表面，模板开口四周的残留焊膏会变硬，严重时还会堵塞开口。•⑧建立检验制度•必须严格首件检验。•有BGA、CSP、高密度时每一块PCB都要检验。•一般密度时可以抽检。印刷焊膏取样规则批次范围取样数量不合格品的允许数量1～500130501～32005013201～1000080210001～350001253焊膏印刷的不良现象和原因•位置偏移不良——重合精度不够，空气生存现象；无焊膏•焊膏量不足焊膏印刷的不良现象和原因•焊膏量过多•印刷形状不良焊膏印刷的不良现象和原因圆角性不良延展不良•焊膏渗溢和桥连漏印或印刷不完全焊膏印刷的不良现象和原因•其他不良塌陷与模糊焊膏印刷的不良现象和原因•其他不良PreferredAcceptableRejected•焊膏印刷规格示例：焊膏量不足、不均匀、偏移超过20%喷印工艺之比较•点涂工艺：利用点涂针头将焊膏涂敷，无需制作专门的印刷板，但是无法处理细间距、高密度元件的涂膏，可靠性较差。•印刷工艺：适合大批量生产，但小批量生产时成本较高，且焊膏高度不可调。•喷印工艺：可精确控制单个焊膏的涂敷量，可靠性高，简化的涂敷工艺，提高了生产效率，但设备昂贵。焊膏喷印技术喷射效果气动式喷射阀例：多功能高速点胶机行程调节力度调节活塞腔体气体入口喷射腔体涂料入口加热器出胶口1、高速喷射，720,000点/h2、可任意设定点的大小3、最小单点直径可达0.2mm4、最高涂料粘度可达31万CPS5、最小单点胶量可达0.01mg6、单点胶量误差可达0.005mg7、胶点形状一致，无拉尖现象8、自动恒温装置，确保涂料流动性一致特点•较之点胶工艺—分辨率更高—速度更快—避免了拉丝拖尾现象—可靠性更高•较之印刷技术—实现对单个焊点涂敷量的控制—不需要制作专用钢网，简化了工艺流程—免去了钢网的清洗和保存—产品换线快本章结束