ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ НАНЕСЕНИЕ КЛЕЯ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА МЕЖДУ ПЛОЩАДКАМИ, ПРИКЛАЧЕННЫМИ ПРИПОЙКОМ
Введение
Клей для поверхностного монтажа
использовался в производстве электроники с
самого начала SMT. Он использовался в сочетании с
процессами пайки волной припоя для успешной пайки миллионов компонентов к
нижним сторонам печатных плат. Чтобы сделать
производственные процессы более надежными и улучшить качество сборки ,
во многие традиционные сборочные линии с нижней стороны были добавлены
этап печати паяльной пасты и этап пайки оплавлением .
Эти
операции добавляются для уменьшения таких дефектов, как отсутствующие
компоненты и недостаточная пайка.
Это может принести пользу как процессам SMT (двустороннее оплавление), так и процессам сквозного отверстия (смешанный SMT/THT).
Процесс с использованием клея и паяльной пасты. Некоторыми из технологических
соображений являются конструкция сопла, конструкция контактной площадки, компоновка печатной платы,
конструкция трафарета и свойства клея. В этой статье будут рассмотрены
характеристики, которые необходимо учитывать при настройке этого процесса, способы
его успешной реализации и типичные конфигурации линий,
связанные с этим процессом. Основной основой традиционных
процессов сборки нижней стороны является клей.
Выбор клея
При выборе
клея для применений, связанных с нанесением
клея для поверхностного монтажа между контактными площадками, вклеенными припоем, важно выбрать клей
, состав которого обеспечивает очень специфические реологические свойства или
свойства текучести. Выбранный клей должен быть разработан таким образом, чтобы обеспечить
более высокий профиль точки с очень небольшой осадкой. Это позволит
клею контактировать с компонентом выше уровня
отложения паяльной пасты, когда компонент будет установлен. Точки, выдаваемые для этого типа
нанесения, должны иметь высокую цилиндрическую форму, в отличие от
типичного треугольного профиля точки поцелуя Hershey. Типичный профиль может
не позволяйте клею должным образом прилипать к компоненту до отверждения
, а затем удерживайте компонент при пайке волной припоя. Это приведет к
большому количеству ошибок отсутствия компонентов после
операции пайки волной припоя. Чрезмерное отсутствие компонентов после ручной
сборки также может быть замечено, потому что клеевое соединение недостаточно велико, чтобы
обеспечить прочность, необходимую для удержания компонентов на месте.
Клей для поверхностного монтажа
, выбранный для этих применений, также должен иметь высокую
прочность в сыром состоянии, чтобы удерживать компонент до процесса отверждения. Именно
эта зеленая сила также помогает клею сохранять
форму высоких цилиндрических точек, необходимую при распределении между контактными
площадками, вставленными припоем. Без него клеевой налет будет оседать, теряя площадь контакта
с деталью и вызывая снижение прочности клеевых
соединений.
В процессах дозирования клея
с использованием тепла трудно достичь
необходимой высоты точек. Под действием тепла к клею вязкость материала
снижается, что позволяет ему легче течь. Этот тип
характеристик текучести приводит к тому, что капля клея оседает после
дозирования. Частота возникновения проблем, связанных с тем, что клей не контактирует с
компонентом (отсутствие компонентов после пайки волной припоя и т. д.)
, а также вероятность
возникновения таких дефектов, как загрязнение площадки.
Дизайн доски
Как правило,
контактные площадки компонентов для поверхностного монтажа предназначены либо для нанесения клея,
либо для экранирования паяльной пасты. Расстояние между контактными площадками обычно меньше
при нанесении паяльной пасты, чем при нанесении клея.
Например, расстояние между контактными площадками микросхемы
/резистора 0603 обычно составляет 0,020 дюйма, если плата предназначена для трафаретной
печати паяльной пастой. Расстояние между контактными площадками для одной и той же платы может составлять
0,040 дюйма, если необходимо было использовать нанесение клея.
Можно легко рекомендовать клейкую точку диаметром 0,030 дюйма, если контактные площадки компонентов
на плате действительно предназначены для нанесения клея. Однако, если
конструкция площадки для той же доски изначально предназначалась для
использование паяльной пасты в качестве метода крепления компонента к
плате, очевидно, точка клея диаметром 0,030 дюйма будет слишком
большой, так как расстояние между контактными площадками теперь составляет 0,020 дюйма.
Для этого конкретного применения требуется точка диаметром от 0,015 до 0,018 дюйма .
При расчете расстояния между контактными площадками и компонентами
также необходимо учитывать
высоту контактной площадки и нанесение припойной пасты.
Как правило,
высота клейкой точки составляет половину диаметра точки.
В зависимости от материала, используемого для прокладок, можно было бы
разработать плату,
на которой невозможно было бы печатать и наносить клей. Если бы типичный размер точки для компонента 0603 составлял от 0,015 до 0,018 дюйма,
высота была бы приблизительно от 0,0075 до 0,009 дюйма. Если толщина
трафарета, используемого для нанесения паяльной пасты, составляет от 0,006 до 0,007 дюйма,
это может не позволить точке клея контактировать с корпусом компонента на некоторых
типах покрытия платы. Например, типичная отделка HASL
толщиной примерно 0,003 дюйма. Если бы толщина используемого трафарета
составляла 0,007 дюйма, точка клея должна была бы иметь высоту не менее 0,011–0,012 дюйма
для правильного контакта с компонентом. Для этого потребуется
точка диаметром примерно 0,022 дюйма.
Вот почему так важна реология клея . Если клей вообще оседает после
дозирования, он может неправильно соприкасаться с компонентом. Конструкция сопла
также играет роль в разработке правильной точки для каждого
применения.
Дизайн сопла
При выборе сопла для дозирования клея необходимо учитывать основные характеристики, такие как конструкция сопла
, размер зазора и размещение, а также внутренний диаметр сопла.
Между этими характеристиками и диаметром точки клея существует зависимость .
Когда объем клея распределяется, поверхностное натяжение клея
на доске должно быть в два раза больше, чем площадь поверхности клея
на кончике сопла. Если это условие имеет место, то при
втягивании сопла клей начисто оторвется от сопла и оставит
на плате четко очерченную точку постоянного объема. Сопло следует
выбирать в зависимости от размера точки, который требуется для конкретного применения.
Выбор сопла
в данном случае относится к конкретным техническим характеристикам сопла для известного
требования к размеру точки. Требования к размеру точек могут определяться
используемой конструкцией платы или, в частности, расстоянием между контактными площадками
компонентов. Расстояние между эталонными контактными площадками ранее обсуждалось в этой статье.
Персонал инженера-технолога или
инженера по качеству предприятия по производству печатных плат нередко
интересуется рекомендуемым диаметром точки клея для
конкретного типа компонента. Многое было написано в отношении
рекомендуемых конструкций контактных площадок компонентов для поверхностного монтажа и компоновки для
приложений с нижней стороны. Конструкции верхней площадки также используются на нижней стороне печатной платы.
изготовление. Однако эти рекомендации используются редко. Расстояние между контактными площадками
для конкретного компонента для каждого отдельного продукта клиента
является уникальным.
Поскольку расстояние между контактными площадками
для большинства типичных компонентов для поверхностного монтажа не стандартизировано
от одного продукта клиента к другому, это становится сложной задачей при
рекомендации того, какой инструмент следует использовать для удовлетворения конкретных
требований клиентов по нанесению клея для конкретного компонента.
Обратите внимание, что
объем клея, необходимый для удержания компонента на месте во время
высокоскоростной установки или процесса пайки волной припоя, может быть больше, чем возможно
для некоторых конкретных конструкций контактных площадок.
Зазор сопла
может быть определен как расстояние от кончика раздаточной поверхности
до конца механического зазора. Зазор сопла используется для
поддержания расстояния между печатной платой и дозирующим наконечником. Большинство
дозаторов, используемых сегодня, предназначены для использования своего рода механического
зазора с форсунками. Зазор обычно определяет, в некоторой
степени, высоту распыляемой точки.
Типичными конструкциями
стоек сопла являются конструкция замка, конструкция стойки или
конструкция с двумя стойками. Для приложений, использующих клей для поверхностного монтажа между контактными площадками , на которые была нанесена паяльная паста,
наиболее подходящей является
насадка с одной стойкой .
В этом типе применения зазор
должен быть установлен на 45 ° , 135 ° , 215 ° или 315 ° вокруг схемы площадки.
При выборе
правильного ID сопла практическое правило состоит в том, что ID сопла должен составлять половину
требуемого диаметра точки. Это позволит
наносить точки правильного диаметра, чтобы клей отделялся от сопла
без загрязнения. Начав с этого руководства,
можно определить приблизительный диаметр сопла, а затем отрегулировать его в зависимости
от используемого материала.
Рекомендации по трафаретной печати
При печати
паяльной пасты перед нанесением клея для поверхностного монтажа
необходимо учитывать некоторые особенности конструкции трафарета. Толщина
трафарета важна, потому что она определяет высоту
отложений паяльной пасты. Это также определяет
минимальную высоту точки, которая должна быть нанесена для правильного
контакта и удерживания компонента. В приложениях, где пайка волной припоя
будет следовать за ручной сборкой, можно использовать меньшую толщину трафарета,
поскольку окончательное качество паяного соединения будет определяться
операцией пайки волной припоя. Также может быть полезно на площадках с очень
узким расстоянием между площадками подрезать трафарет так, чтобы оставалось как можно больше места.
возможно доступно для нанесения клея.
Адгезионное отверждение
При печати
паяльной пасты и дозировании эпоксидной смолы между контактными площадками
требуется специальный цикл отверждения. Отверждение эпоксидной смолы при температуре 150ºC является
температурой линии склеивания, которую следует проверять с помощью термопар в
различных местах. Отверждение эпоксидной смолы при температуре выше 160ºC может привести к тому, что
клей станет хрупким, что приведет к возможной потере компонентов
во время процесса припоя. Решение этой проблемы заключается в том, что эпоксидная смола
должна быть отверждена при температуре 150ºC в течение примерно 90 секунд, прежде чем будет достигнута
температура оплавления. Этот тип оплавления учитывает отверждение клея,
а также оплавление паяльной пасты. Следует тщательно проверить
качество паяных соединений, полученных с этим профилем. График
ниже приведен пример того, как должен выглядеть цикл отверждения. Окончательный
профиль должен учитывать рекомендуемые профили
производителей клея и паяльной пасты.
Соображения по размещению машины
При выборе
установочной машины для использования в процессе, использующем дозирование
клея для поверхностного монтажа между контактными площадками, вставленными припоем, важно учитывать
точность и воспроизводимость установочной машины, расположенной
ниже по линии. В типичных приложениях с верхней стороной, использующих
печать паяльной пасты, когда паяльная паста оплавляется, силы, связанные с
припоем, автоматически центрируют компонент, в разумных пределах, на его
контактных площадках. Когда в процесс добавляется клей, этого не происходит, потому что
клей противостоит этим силам, поскольку он отверждается до оплавления
паяльной пасты. При разработке этого типа процесса важно учитывать все машины в
линии.
Типовые конфигурации производственной линии
Традиционная нижняя боковая линия
Диспенсер клея GDM
Печь оплавления Vitronics
HSP-чипшутер
Как правило,
традиционная производственная линия для изготовления нижней части включает в себя
дозатор клея, установку для установки компонентов нижней стороны и
печь для отверждения клея. За этой линией следует
установка для пайки волной припоя, за которой, в свою очередь, следует
станция контроля и/или доработки.
Первое
, что необходимо учитывать при настройке любой производственной линии, — это
тип узлов и агрегатов, которые будут использоваться или строиться на
ней. Традиционную нижнюю боковую линию можно использовать просто для нанесения клея на
печатную плату, размещения компонентов на плате, а затем отверждения клея,
чтобы удерживать детали на плате до и во время
пайки волной припоя и ручной сборки. В этом типе применения
прочность материала в сыром виде определяет, останутся ли компоненты на месте
во время операции размещения на чипшутере. Прочность
клея после отверждения определяет, останутся ли компоненты на месте.
плата во время ручной сборки и обработки. Это делает выбор
клея очень важным. После пайки волной припоя с использованием линии этого типа детали
могут отсутствовать из-за отсутствующих или неприемлемых точек клея, или некоторые из них могут
быть сбиты с платы во время ручной сборки или обращения с ней. Следует
позаботиться о контроле сил, которым подвергаются эти сборки
. Эта линия очень проста по своей функциональности, но
при правильной реализации может надежно создавать продукты.
Нижняя боковая линия с нанесением паяльной пасты
HSP-чипшутер
Трафаретный принтер DEK
Печь оплавления Vitronics
Диспенсер клея GDM
Нижняя боковая линия,
которая включает в себя нанесение паяльной пасты, включает в себя систему для
нанесения паяльной пасты (трафаретный принтер или высокоскоростной дозатор),
дозатор клея, чипшутер для компонентов нижней стороны и
печь для отверждения клея и оплавления. паяльная паста.
Затем по этой линии следует установка для пайки волной припоя и станция контроля и/или доработки
.
Этот тип
производственной линии является более гибким, чем ранее рассмотренная линия.
Для применения на нижней стороне эта конфигурация обеспечивает большую
прочность на крутящий момент благодаря сочетанию клея с паяльной пастой. Это
поможет уменьшить количество дефектов отсутствующих деталей в
сборке. Этот тип линии также помогает уменьшить проблемы, связанные
с операцией пайки волной припоя (недостаточное количество припоя). В этом типе
применения важно учитывать высоту точки, поскольку точка
должна быть достаточно высокой, чтобы контактировать с компонентом даже над
слоем паяльной пасты. Также необходимо уделить внимание дизайну трафарета.
используется для печати паяльной пасты, а конструкция сопла используется для
высокоскоростных операций дозирования. Оба эти момента могут
позже превратиться в проблемы, если их не учитывать должным образом.
Сборка сверху/снизу по смешанной технологии с нанесением паяльной пасты
Печь оплавления Vitronics
HSP-чипшутер
Диспенсер клея GDM
Трафаретный принтер DEK
Гибкое размещение GSM
Смешанная технологическая
линия сборки изделий верхней и нижней стороны включает в себя систему
нанесения паяльной пасты (трафаретный принтер или высокоскоростной дозатор),
дозатор клея, чипшутер для установки компонентов нижней стороны,
гибкую укладочную машину для установки верхней и нижней части боковые компоненты и
печь для отверждения клея и оплавления паяльной пасты. Затем по этой линии следуют машина для пайки волной
припоя и станция контроля.
Тем не менее, инспекционная станция должна найти ограниченное применение из-за
надежности этого процесса.
Эта производственная
линия является более гибкой, чем любая из ранее обсуждавшихся линий.
Подобно производственной линии с нижней стороной с паяльной пастой
, эта конфигурация обеспечивает большую прочность при
крутящем моменте благодаря сочетанию клея с паяльной пастой. Это помогает
уменьшить количество недостающих деталей в сборке. Это
также помогает уменьшить количество проблем, связанных с операцией пайки волной припоя
(недостаточное количество припоя).
В этом типе применения важно учитывать высоту точки, потому что точка должна быть достаточно высокой, чтобы контактировать
с компонентом над слоем паяльной пасты. Рассмотрение также
следует учитывать конструкцию трафарета, используемого для печати паяльной
пасты, и конструкцию сопла, используемого для высокоскоростных
операций дозирования. Эта линия также может использоваться для верхних приложений,
включая нанесение паяльной пасты, размещение микросхем и гибкое
размещение (например, QFP и BGA). Этот тип гибкой
производственной линии стал выбором контрактных
производителей электроники, потому что он предлагает простое комплексное решение для сборки.
Заключение
Дозирование
клеев для поверхностного монтажа было частью производства электроники
с момента разработки компонентов для поверхностного монтажа. Чтобы сделать
процессы более надежными, во многие
конфигурации производственных линий была добавлена паяльная паста. Эта конфигурация помогает
устранить такие дефекты, как отсутствие компонентов и недостаточное количество паяных
соединений после пайки волной припоя.
Для осуществления этого процесса необходимо
учитывать
множество соображений .
Используемый тип клея должен иметь реологические
свойства, позволяющие получить высокую цилиндрическую точку по сравнению с типичной
точкой в форме поцелуя Hershey. Точки этого типа необходимы для правильного
прилегания к компоненту, когда он помещается поверх
отложений паяльной пасты. Чтобы получить правильную высоту точки,
необходимо тщательно продумать дизайн платы. При проектировании с правильным расстоянием между контактными площадками
реализация этого процесса становится намного проще. Затем необходимо определить необходимый объем паяльной
пасты, а также дизайн трафарета
. Требуемый размер точки клея должен учитываться при
разработка трафарета. После проектирования платы и
определения необходимого объема паяльной пасты необходимо спроектировать сопло, обеспечивающее
правильный диаметр точки с зазорами, которые не будут
загрязняться паяльной пастой. После нанесения клея и
установки чипов клей должен быть отвержден, а паяльная паста
оплавлена. Профиль, используемый для этого процесса, должен быть разработан
на основе профилей, рекомендованных производителями клея и паяльной пасты
.
Наконец, при разработке производственной линии, которая будет соответствовать вашим потребностям сейчас и в будущем,
необходимо учитывать тип сборок, которые будут построены .
При тщательном
рассмотрении всех аспектов вашего производственного процесса дозирование
клея для поверхностного монтажа между контактными площадками, наклеенными припоем, может помочь устранить
дефекты, связанные с типичными процессами производства электроники.
Этот процесс помогает устранить такие проблемы, как недостаточная пайка
соединений. В приложениях, где ранее использовался только клей, этот
тип процесса может помочь устранить дефекты, такие как отсутствие компонентов,
которые могут возникнуть в результате обращения и ручной сборки. Потратив
время на рассмотрение характеристик вашего производственного процесса,
можно разработать правильную конфигурацию линии и параметры процесса для
создания сборок максимально возможного качества.