点胶的技术

点胶的技术

点胶

点胶工艺，意为把粘合剂传送到PCB阻焊的一个适当位置，使之能牢固粘接接下来放置在其上的元件，直至PCB完成波峰焊接。某些情况下，此工艺也可在二次双面回流焊中粘接较重元件。

影响点胶质量因素

把粘合剂点涂到PCB上，要考虑许多因素。下列表格中列举了这些重要因素。

设备 方法 材料 环境 操作员

点胶装置 粘合剂

X，Y，Z轴龙门架 粘性

喷头类型 点胶参数 触变性 生产区 培训

喷嘴类型 压力 PCB 灰尘污垢 知识

PCB处理方式 认知

及PCB支架 投射 阻焊 空气湿度 权威

视觉系统 螺旋旋转 平整度/完成 温度 安全

点胶可重复性 滴数 焊垫 静电

平整度/完成

阻焊高度

五组数据列出的因素重要程度不同，但都影响着最终结果，因此，要实现高品质的点胶，应当把这些方面都考虑在内。

点胶设备

粘性点胶设备主要分为2组：在线式和离线式。选择在线或离线系统取决于手头任务。如果此工艺很少使用，或仅在小规模生产中使用，选用离线点胶装置就比较适合。反正，如果是大规模生产，所需生产周期较短，显然在线系统比较适用。

无论在线还是离线系统，都会用到3种点胶方法。这3种方法分别为时间/压力法，螺旋泵法和活塞泵法。3种方法都有相同之处，即点胶头在X，Y和Z轴龙门架移动时，允许点胶头在固定的PCB上方移动，并把粘合剂以小点的方式打到PCB上。使用多龙门点胶机，可以实现高速点胶，从而克服瓶颈问题。这些机器速度高达每小时120.000点以上，且机器占地面积相对较小。为了适应不同胶点的直径和高度，每个龙门应配备2 – 4个点胶头。

为确保粘合点生产质量，PCB支架必须保证PCB处于锁定位置并和X，Y轴保持绝对平行。PCB支架必须能适应生产灵活性和快速换线。

现代点胶装置具备多种选项，如电脑控制，自动传送带宽度调整，粘合剂温度控制，自动针头校准（X，Y，Z），等。对于真正的高产量生产线来说，应使用另一种点胶法；Pin脚传送法（本文不作介绍）。

点胶法

点胶系统必须将不同容器中的粘合剂，按照精确统一的形状和高度，以点的形式打到PCB阻焊表面。该粘合剂必须有极强的吸附力，（有时被称为“湿强度”）才能固定元件，直至固化。固化的粘合剂必须保证SMD元件在适当位置，直至完成波峰或回流焊接（二次双面回流焊工艺）。

粘合剂沉积物及形状由不同因素决定，如粘接剂粘性，粘接剂供给压力，点胶时间（时间/压力系统），螺旋旋转（螺旋旋转系统），活塞冲程数量（活塞系统），点胶速度和喷嘴投射距离。

SMT粘性点胶工艺有一些限制因素。小于0603（1608）的贴片元件不能贴装在SMT粘合剂上，否则会由于跑料致使失败风险相当高。另一个限制因素是点胶粘合点需要足够高才能粘住元件，因此也需要较高的机体投射。当然，这取决于喷嘴直径和喷嘴投射脚的高度。为了达到满意效果，需考虑几个重要参数。每种系统参数详解如下。

时间/压力系统

时间/压力是最古老也是最常用的SMT粘性点胶系统。然而，它也是所描述的3种系统中最灵敏的系统。

时间压力

在时间/压力系统中，相对较高的气压在一段控制的时间内（毫秒），作用于粘合剂罐顶部，并把所需剂量的粘合剂传送到PCB上。所选点胶时间，喷嘴内径和投射距离，决定了胶点的大小。

喷嘴尺寸

一些点胶装置其龙门上有2 – 4个点胶头。每个点胶头都配有不同的喷嘴直径和投射距离，以确保机器能点涂各种尺寸的粘合点。例如：一个内径较小，投射距离较短的喷嘴无法在大型PLCC封装上点涂粘合点。喷嘴尺寸应根据手头任务进行选择。通常来说，最小点的直径是喷嘴内径的两倍。点的最大直径由喷嘴内径和投射脚的高度共同决定。

投射

弯曲或扭曲的PCB可能会影响较大的点尺寸，进而元件吸附力的强度也会受到影响。推荐对投射脚进行周期性高度测量，因为这也是控制点胶工艺的一部分。投射脚不断与PCB表面摩擦，最终会造成磨损，从而导致胶点的高度，体积，拖尾等发生变化。喷嘴上的投射角度也是一个重要问题。有些系统有其固定的投射角度，因此无论系统有多灵活，都能给出一定的限制。而有些系统可以让用户选择不同的投射角度，以提高速度和性能。操作员在更换或清洗喷嘴过程中，必须认识到这一点。

温控

粘合剂的粘度最为重要。为了降低粘合点的体积和形状偏差，必须使用粘合剂温度控制系统。需为选定的粘接剂优化温度设置，但所设温度至少应比周围温度高出几度。

螺旋泵系统

螺旋系统也被称为旋转泵或阿基米德泵。

螺旋旋转

源源不断的低压作用于料盒顶部，把里面的粘合剂推到螺旋腔顶部。转动螺旋钻，粘合剂就会向下移动并通过喷嘴排出。SMT点胶量取决于螺旋钻旋转次数（程度），粘合剂触变性及环境温度。

喷嘴尺寸

时间/压力系统需要在龙门上配备多种尺寸的喷嘴，才能使机器点涂出不同大小的胶点。为任务选择喷嘴尺寸的原则同上。

投射

在时间/压力系统中，利用机械喷嘴投射脚可以克服PCB弯曲及扭曲问题。投射高度应取决于喷嘴内径，介于0.15和0.3mm之间。如果使用机械喷嘴投射脚就可以避免此问题。利用投射脚也可确保胶点高度统一。

温控

对于其他两种点胶系统而言，粘合剂的粘度和流动特性最为重要。需为选定的粘合剂优化温度设置，但所设温度至少应比周围温度高出几度。

活塞泵系统

活塞泵系统或正排量泵是3种类型点胶机中最新的一种。此系统优势在于其重要工艺参数数量有限。变化通常是+ / - 1的体积百分率。此类型的系统，拖尾现象并不常见。 但如果粘合剂粘度不适当，也会出现这种情况。

滴数

其中一个系统功能如下：当活塞被电磁阀提起，就会有源源不断的低压作用到料盒顶部，进而粘合剂会填充整个活塞腔。当把弹簧承载的活塞释放，一滴液滴会由于压力从喷嘴排出，并打到下面的PCB上。活塞泵的设计有很多种，但它们每次都只会排出一滴细小的粘合剂液滴。大量的粘合剂是通过无数液滴堆积而成。这意味着，该工艺极易控制。

喷嘴尺寸

使用此系统，只需一种直径的喷嘴。如上文所述，较大的粘合剂液滴是通过无数小液滴堆积而成。

投射

对于大多数活塞泵系统而言，粘合剂的点涂是一种非接触式工艺，支持一些已在其位的元件。有些装置，包括PCB高度测量装置，用来确保喷嘴高度统一，可调范围为4至6mm。

温控

使粘合剂保持均匀的粘度对活塞泵系统来说至关重要。需为选定的粘合剂优化温度设置，但所设温度至少应比周围温度高出几度。

材料

粘合剂

粘合剂基本功能是保证元件在PCB上，直到该元件完成波峰或回流（底部）焊接。选择SMT粘合剂应考虑的主要因素是：点胶方法，点胶速度，工作环境，粘合剂贮存期及固化过程。

PCBs

PCB平整度影响着点胶质量。如果PCB弯曲或扭曲，胶点尺寸也会发生变化，从而元件吸附力度也会发生变化。必须保持PCB洁净，且无指纹污染，否则可能会导致吸附性变差，最终造成元件在进行波峰焊接时从PCB上脱落。此外，当为每种元件选择胶点尺寸和投射脚高度时，与焊料掩膜有关的焊垫高度也是要考虑的一个重要因素。事实上，当PCB表面不平整时，会出现最常见的问题。

环境

PCB接触到来自空气的灰尘和污垢会导致粘合剂吸附力下降，最终导致PCB元件缺失。使用的粘合剂类型，生产区气流，温度，湿度和光照影响着粘合剂吸附力度。查看粘合剂供应商提供的所需温度窗口数据。在某些情况下，静电也会产生问题。这种情况发生在喷嘴充电时。粘合剂吸附在喷嘴上会造成大量拖尾现象。为了解决这个问题，可以在点胶装置上放一台离子吹风机 。由于粘合剂通常是环氧树脂，操作时须格外小心。使用手套可以避免皮肤接触，尤其是在点胶结束后的清洗过程。时间/压力系统最易清洗，因为其只有几个部件组成。

操作员

点胶是一项非常敏感细致的工艺。因此，操作员必须训练有素且经验丰富。操作员应能预见问题并及时做出调整，以确保良好的点胶质量。例如：应频繁控制胶点位置，形状和体积。

SMT点胶故障清单

元件缺失

波峰或回流（底部）焊接后元件缺失，一般是由于胶点不足，缺失或偏离造成的。粘合剂缺失可能由于喷嘴堵塞或部分堵塞，投射脚损坏或过高，料盒进气等因素造成。阻焊表面受污，会导致掩模粘性变差。掩模通常看起来油腻或非常有光泽。此问题典型现象是粘合剂通常吸附在被移除的元件上，而不是PCB掩模上。另外，不良的固化过程也可能导致焊接完成后元件丢失。

接头松开

接头松开通常由于胶点偏离或拖尾造成。如果粘合剂全部或部分点涂在焊盘上并被贴装的元件挤压出去，波峰焊过程就无法进行。粘合剂点涂在焊盘上可能是机器精度问题或设置出错，使PCB表面上留有太多粘合剂。粘合剂拖尾由几个因素造成; 粘合剂触变性差，PCB表面状况不良，机器参数设置错误，静电或喷嘴不合适。在时间/压力和螺旋系统中，相对喷嘴内径及投射高度来说，如果粘合剂量太大，将导致拖尾及胶点体积大面积变化。由于表面张力过大，粘合剂吸附在喷嘴尖端，当进行缩回时会造成拖尾现象。