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大家有沒有人知道膠粘劑的用量與膠帶黏度的定性定量關(guān)系?
- 回答：1 瀏覽：1366 提問時(shí)間：2006-07-14
- 我用的是將膠粘劑涂布在PE或者PI膜上的
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- 表面安裝用理想的膠粘劑:
在選擇表面安裝用粘結(jié)劑時(shí), 必須考慮許多因素, 尤其重要的是應(yīng)當(dāng)記住以下三個(gè)主要方面. 固化前的特性、固化特性和固化后的特性.
固化前的特性:
對于表面安裝來說, 目前絕大多數(shù)使用環(huán)氧膠.
著色的膠粘劑是十分可取的. 因?yàn)槿绻褂眠^量, 以致涂到焊盤上, 它們很容易被查覺并進(jìn)行清除. 焊盤涂上膠粘劑將妨礙對端接頭的焊接. 故這是不容許的. 供表面安裝用膠粘的典型顏色是紅色或橙色, 但也可以使用很容易覺查的其它任何顏色.
未固化的膠粘劑必須具有足夠大的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)度, 以使在固化前的傳送和貼放期間固定在應(yīng)有的位置上. 這個(gè)性質(zhì)與對焊膏粘度要求相似. 焊膏必須保證組件在再流焊之前處在原有的位置上. 膠粘劑的用量應(yīng)適當(dāng), 既要能夠滿足縫隙, 又不至于彌散到可焊的焊盤上.
最后, 膠粘劑必須與生產(chǎn)中所采用的點(diǎn)膠方法相適應(yīng). 這就是說, 它必須有適當(dāng)?shù)恼硿? 經(jīng)過冷卻貯存的膠粘劑, 必須在達(dá)到環(huán)境溫度以后才使用. 以保證準(zhǔn)確的點(diǎn)膠.紙將在后面討論粘滯度與溫度的關(guān)系)
固化特性:
固化特性與達(dá)到希望的粘結(jié)強(qiáng)度所需的固化時(shí)間和固化溫度有關(guān). 達(dá)到所希望的粘結(jié)強(qiáng)度的時(shí)間越短, 溫度越低, 則粘膠劑越好.
表面安裝用的膠粘劑必須在低溫下具有短的固化溫度, 而在固化之后, 則必須有適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)度, 以便在波峰焊時(shí)將組件固定住. 如果粘結(jié)強(qiáng)度太大,則返工困難, 相反粘結(jié)度太小組件可能掉到焊料槽中.
膠粘劑的固化溫度應(yīng)足過低, 以防止PCB板翹曲和組件損壞. 換言之, 膠粘劑最好是低于基板的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(對于FR-4型基片為120℃)下固化. 然而, 高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度的很短固化時(shí)間一般也能接受. 固化后膠粘劑既不應(yīng)該使強(qiáng)度增加太多, 也不應(yīng)該使強(qiáng)度在波峰焊期間下降.
為了保證有足夠高的生產(chǎn)率, 要求固化時(shí)間較短. 固化的另一個(gè)特性是固化期間的收縮量較小(使粘貼組件的應(yīng)力最小).最后, 膠粘齊應(yīng)防氣, 因?yàn)榉艢鈺䦟?dǎo)致焊劑的截留, 從而造成嚴(yán)重的清洗問題. 膠粘劑的迅速固化也可能造空洞.
固化后的特性:
盡管膠粘劑在波峰焊之后會喪失其作用, 但需在隨后的制造過程(如清洗和修理返工)中影響部件的可靠性. 膠粘劑固化后的重要特性之一是可返工能力, 為了保證可返工能力, 膠粘劑的玻璃轉(zhuǎn)變溫度相當(dāng)?shù)? 當(dāng)固化的膠粘劑在返工期間受熱變軟(即達(dá)到膠沾劑的Tg). 對于已完全固化的膠粘劑, 為了提供可返工能力, Tg的使用范圍75℃~95℃.
在返工期間, 組件的溫度往往超過100℃. 因?yàn)闉榱巳刍兹鄣腻a一鉛焊料, 端接頭必須達(dá)到高得多的溫度(＞183℃). 只要固化膠沾劑的Tg＜100℃以及膠粘劑的用量不過分多. 可返工能力就不成問題.
可返工能力的另一個(gè)有用的標(biāo)志是, 返工之后剪切斷開線的部位,如果剪切線在于粘結(jié)體中圖(A)便意味著在返工其間將焊膜或焊盤提起來. 另一方面, 對圖(B)所示失效機(jī)理, 在基板和膠粘劑之間幾乎沒有任何結(jié)合力, 如果膠粘劑受到污染或固化不足,便可能發(fā)生這種情況.
因化后膠劑的另一些得要性包括非導(dǎo)電性, 抗?jié)裥院头歉g性. 膠粘劑還應(yīng)有適當(dāng)?shù)慕^緣性質(zhì), 但在最終選擇膠粘劑之前, 應(yīng)檢查一下在潮濕狀態(tài)下的情況.
表面安裝用膠粘劑
最常用的非導(dǎo)電膠粘劑是環(huán)氧樹脂和丙烯酸類.
1) 通常環(huán)氧樹指是以熱的方式固化, 適用于所有不同的涂敷方式, 熱因化膠粘劑的催化劑是環(huán)氧化合物.
2) 丙烯酸類膠粘劑.這種膠粘劑具有迅速固化的獨(dú)特化學(xué)性質(zhì). 但固化機(jī)理不同環(huán)氧樹脂.這種膠沾劑利用長波外線或加熱實(shí)現(xiàn)固化. 丙烯酸類膠粘劑必須延伸超過組件使紫外光能引起聚化作用. 由于所有的膠粘劑不可能完全暴露在紫外光之下,所以在組件下方可能末固化的膠粘劑. 此外, 末固化在膠粘劑在焊接期間會造成放氣而形成空洞可截留焊劑.
丙烯酸類膠粘劑的完全固化一般由U-V(紫外光)和加熱來實(shí)現(xiàn), 以保證固化, 同時(shí)也縮短固化時(shí)間.
丙烯酸類膠粘劑與環(huán)氧樹脂膠粘劑有一個(gè)重大差別, 即大多數(shù)(但不是所有)丙烯酸類膠粘劑都是厭氧的即能在無空氣的情況下固化). 因此防止自然固化, 它們不應(yīng)放在密封的容器內(nèi), 為了避免在貯藏器內(nèi)固化, 膠粘劑必須能“呼吸”．
壓力和時(shí)間是點(diǎn)膠的重要參數(shù)，它們對膠點(diǎn)的大小及拖尾進(jìn)行控制．拖尾還隨膠粘劑的粘滯度而變化，改變壓力便能改變膠點(diǎn)的大小．掛線或拖尾使膠粘劑的“尾巴”超過組件的基片表面而拖長到下一個(gè)部位，從而可能引起焊區(qū)上出現(xiàn)跳焊的嚴(yán)重問題．掛線現(xiàn)象可以由由對點(diǎn)膠系統(tǒng)作某些調(diào)整來減少．例如：減少電路板與噴嘴之間的距離，采用直徑較大的噴嘴口和較低的氣壓，有助于減少發(fā)生掛線．若點(diǎn)膠采用的是加壓方式（這是常見的情況），則粘滯度和限制流速的任何變化都會使壓務(wù)下降，結(jié)果導(dǎo)致流速降低，從而改變膠點(diǎn)尺寸．
膠粘劑的粘滯度在形成掛線方面也起作用，例如，粘滯度較大的膠粘劑比粘滯度較小的膠粘劑更容易掛線．然而，粘滯度太低則可能引起膠量過大．由于粘滯度是隨溫度而變化的，所以，環(huán)境溫度的變化可能對膠旦有顯著的影響．根據(jù)資料報(bào)道：當(dāng)環(huán)境溫度僅變化5℃（15℃變化到20℃）點(diǎn)膠量變化幾乎達(dá)50％（從0.13克到0.19克）．所有其它點(diǎn)膠變量，如噴嘴尺寸，壓力，時(shí)間的影響也都相同．為了防止由于環(huán)境溫度變化而引起的膠點(diǎn)變化，應(yīng)當(dāng)采用恒溫外殼．
漏膠是膠粘劑涂敷中的另一個(gè)普遍問題，漏膠的可能原因是噴嘴受阻，點(diǎn)膠器頂端磨損以及線路板不平整．如果膠粘劑長時(shí)間擱置不用（從幾小時(shí)到幾天，視膠粘劑而定）．一般就會堵塞噴嘴．為了避免堵塞噴嘴，就在每次使用之后將其折開，或用金屬絲通一通噴嘴頂端．此外，粘滯度較大也可能引起漏膠．
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現(xiàn)在許多機(jī)器圍繞點(diǎn)膠單元裝有溫控室以及控制膠粘劑粘變化. panasert HDP?B style=‘color:black;background-color:#ffff66‘>道悅懇豢镻CB進(jìn)行點(diǎn)膠時(shí)，首先把膠頭移到試打臺進(jìn)行試打，并對膠量進(jìn)行控制．具體控制其膠量面積．如果試打面積與設(shè)定參量不符，則通過反饋修改時(shí)間參量而不修壓力參量．這樣保證了膠點(diǎn)尺寸．
點(diǎn)膠工藝應(yīng)該說還是很得要的．它要求材料粘結(jié)性．象其它粘結(jié)劑一樣，有三個(gè)因素會影響粘結(jié)效果，用膠量、SMT組件、PCB板．
用膠量：
粘結(jié)所需膠量由許多因素所決定，一些用戶根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)編制了一些內(nèi)部使用的應(yīng)用指南．在選擇最適宜的膠量時(shí)可以參考這些指南．但由于膠粘劑的流變性各有差異，完全照搬不現(xiàn)實(shí)，所以經(jīng)常進(jìn)行一定量的調(diào)整就完全必要了．
粘結(jié)的強(qiáng)度和抗波峰焊的能力是由粘結(jié)劑的強(qiáng)度和粘結(jié)面積所決定的．最好的粘結(jié)劑也必需在展開后與SMT組件至少有80％的接觸面積．這意味著膠點(diǎn)高度要超過SMT與PCB板之間的距離．
一個(gè)合格的施膠工藝中對膠點(diǎn)的形狀尺寸是有嚴(yán)格限制的，如粘結(jié)劑可能與焊盤粘連，粘結(jié)劑尺寸應(yīng)小于焊盤間的距離，同時(shí)還要考慮到點(diǎn)膠位置的準(zhǔn)確度和焊盤空間的余量，過大的面積會使得返工非常困難．
所有的推薦用雙點(diǎn)膠．如3216C. 首先分析焊盤之間的距離2mm然后考慮到焊盤和點(diǎn)膠位置的準(zhǔn)確性以及放置片狀電容后膠水的展開，得到膠點(diǎn)最大允許直徑為1.2mm，而典型高度方向間隙為0.1mm，依次類推，2125C，焊盤間距為1mm，而膠點(diǎn)尺寸為0.8mm．如表所示：
典型SMT的膠點(diǎn)尺寸（單位：MM）
組件 1608C 2125C 3216C SOT23 SOP16-28
針頭內(nèi)徑 0.3 0.4 0.4-0.5 0.4-0.5 0.5-0.6
針頭與板間距離 0.1 0.1 0.15 0.15 0.3
相鄰針之間距離 0.8 1 1-1.2 1-1.2
膠點(diǎn)數(shù)量 2 2 2 2 2-4
膠點(diǎn)直徑 0.5 0.8 1.0-1.2 0.8 1.5-2
SMD組件:
SMD是為了減小尺寸各焊劑而設(shè)計(jì)的, 而設(shè)計(jì)人員并不會考慮粘結(jié)的要求, 幸運(yùn)的是絕大多數(shù)組件的粘結(jié)都不是問題. 但也必須意識到一些個(gè)別的和容易出錯(cuò)的地方.
SMD 的主體通常是環(huán)氧樹脂外殼, 但也有彩玻璃、陶瓷和鋁材.環(huán)氧樹脂一般粘結(jié)沒有問題, 但陶瓷和玻璃二極管的粘結(jié)力通常就比較低.
PCB板:
PCB板通常是一塊加強(qiáng)玻璃纖維環(huán)氧樹脂板. 上面帶有銅線和焊盤, 一塊PCB板和焊接保護(hù)膜的PCB板在光潔度方面, 沒有本質(zhì)的區(qū)別. 而粘結(jié)是在環(huán)氧樹脂其的護(hù)膜上進(jìn)行的.
通常與護(hù)膜的粘結(jié)都是沒有問題的, 當(dāng)測試剪切強(qiáng)度時(shí), 你會看到護(hù)膜首先被破壞但一些護(hù)膜上也會出現(xiàn)粘結(jié)強(qiáng)度不夠的情況, 這可能是因?yàn)樽o(hù)膜粘結(jié)前受到了污染或部分區(qū)域固化不好造成的.
當(dāng)焊盤過高或 SMD部品下面間隙過大時(shí), 在焊盤間放一個(gè)輔助盤, 然后將粘結(jié)劑點(diǎn)在輔助焊盤上.
粘結(jié)劑的選用與保存:
推薦Punstert T MR-8121
該粘結(jié)劑適用于高速點(diǎn)膠機(jī), 0.12秒, 且低溫固化.
固化溫度: 130℃時(shí)35 左右; 120℃時(shí)45秒左右; 110℃時(shí)90秒.
因?yàn)樗俣瓤焖哉硿炔灰粯? 這樣可以避免掛線現(xiàn)象.
該粘結(jié)劑顏色為紅色: 分400毫升和15毫升裝二種, 15毫升可直接使用.
有效期4個(gè)月, 保存在1℃~5℃冰箱內(nèi).
取出使用時(shí)應(yīng)在室溫中放置一個(gè)小時(shí)以上.
每點(diǎn)膠的約為0.3毫克, 所以15毫升約5 萬點(diǎn)左右.
用400毫升自行灌裝時(shí), 需配置離心機(jī)一臺, 推薦轉(zhuǎn)速為1250(rpm) 3~5分鐘. 另一個(gè)總是值得注意: 在灌裝過程中粘結(jié)劑受到剪切力的作用后, 必須等待數(shù)小時(shí)后, 待粘結(jié)劑恢復(fù)原有我后才能重新使用.
點(diǎn)膠嘴的日常清潔:
當(dāng)天工作結(jié)束后, 環(huán)氧膠應(yīng)放入低溫冰箱保存, 點(diǎn)膠嘴若是一體, 先取下0型密封圈, 然后點(diǎn)膠嘴整體放入丙酮溶劑中. 環(huán)氧樹脂系的粘結(jié)劑, 不要用乙醇系溶劑清洗, 乙醇系溶劑能使粘結(jié)劑凝固, 堵塞細(xì)小的點(diǎn)膠嘴.
點(diǎn)膠固化:
大多數(shù)環(huán)氧膠粘結(jié)劑都是采用熱固化(最流行的固化方式) , 熱固化可以簡單地在對流加熱爐或紅外爐中完成. 而無需購買紫外線設(shè)備, 紅外爐還可以用于再流焊.
對于膠粘劑的固化, 溫度較之更為.重要. 在任何給定的固化溫度下, 當(dāng)固化時(shí)間增加時(shí), 剪切強(qiáng)度的增加不大. 然而, 當(dāng)固化溫度上升時(shí), 在相同的固化條件下, 剪切力明顯增大. 實(shí)踐中, 對于已固化的膠粘劑, 推薦最小與最大剪切強(qiáng)度分別是1000克和2000克. 業(yè)已發(fā)現(xiàn), 較高的粘結(jié)強(qiáng)度(達(dá)4000克)不會帶來返工困難, 因?yàn)槟z粘劑在返工溫度下會軟.
關(guān)于固化溫度較固化時(shí)間更重要的論點(diǎn)也適用于紅外固化的情況. 當(dāng)紅外爐的最高溫度通過升高加熱板溫度來提高時(shí), 平均剪切力強(qiáng)度急劇增大.表中還表明, 在焊接期間會發(fā)生進(jìn)一步的固化. 因此, 在固化過程中局部固化的膠粘劑將在波峰焊期間得到完全固化.
固化溫度和波峰焊的固化作用對環(huán)氧粘結(jié)劑粘結(jié)強(qiáng)度影響
傳送帶速度 平均剪切強(qiáng)度(克) 返工(取件)時(shí)間
(英尺/分)30.5cm 最高溫度 紅外固化之后 波峰焊之后
4.0 150℃ 3000 3900 4~6秒
5.0 137℃ 2000 3900 4~5秒
6.0 127℃ 1000 3900 4~5秒
大多數(shù)膠粘劑在波峰焊的預(yù)熱期間便達(dá)到它的最終固化. 因此, 在固化期間實(shí)現(xiàn)完全的固化并不是絕對重要的. 為了在波峰焊期間使組件固定住, 必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓袒? 否則, 到了真正進(jìn)行焊接時(shí), 要想獲得所需要的固化可能為時(shí)太晚, 元器件在波峰焊時(shí)掉下來.
注意: 基板表面善對于已固化膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度也起著重要作用, 這是可以預(yù)料的, 因?yàn)檎辰Y(jié)是一種表面現(xiàn)象. 例如環(huán)氧玻璃基片表面聚合結(jié)構(gòu)方面要比由阻焊膜覆蓋的表面具有更多的粘結(jié)部位.
對于采用相同固化溫度分布的同樣粘結(jié)劑, 不同的板子有不同的結(jié)合強(qiáng)度.
對于粘結(jié)劑的熱固化還有一個(gè)十分重要的附加要求, 固化溫度的分布應(yīng)使膠劑內(nèi)不致形成空隙. 如果提高傳送帶速度滿足生產(chǎn)量的需求則固化期間較快的溫度變化速率可能引起膠粘劑出現(xiàn)孔隙.
然而, 孔隙可能不單是由迅速的溫度變化速率所引起, 有些膠粘劑不易形成孔隙, 而另一些膠粘劑則容易形成孔隙. 例如, 被截留在膠粘劑內(nèi)空氣在固化期間可能引起孔隙. 無論哪種原因, 如果在固化期間膠粘劑中形成孔隙, 則它們將截留焊劑, 這些焊劑在清先時(shí)幾乎不可能除去.
在涂敷膠粘劑之前應(yīng)烘干電路板, 所有膠粘劑則應(yīng)裝入膠筒之后經(jīng)離心過濾氣泡. 盡管如此, 對于在固化期間膠粘劑中形成孔隙而引起的焊劑截留, 最重要的預(yù)防方法是要確定膠粘劑的特性和固化溫度分布, 將具有給定固化溫度分布的膠粘劑用于產(chǎn)品生產(chǎn)之前, 必須做到著一點(diǎn). 膠粘劑應(yīng)如何進(jìn)行特性確定呢? 前面我們敘述了理想膠粘劑固化前、固經(jīng)期間和固化后的特性,除此之外, 還應(yīng)加上膠粘劑固化溫度分布的特性.
膠粘劑的固化溫度分布有兩個(gè)重要因素: 即初始上升速率(溫度升高的速率)和最高溫度. 上升速率或膠粘劑的固化速率決定了膠粘劑形成孔隙的容易程度, 而最高溫度則決定固化的百分比和固化后的粘結(jié)強(qiáng)度, 這兩者都很重要, 但對固化時(shí)間的上升速率進(jìn)行控制則更為重要.
對于環(huán)氧粘劑而言, 在紅外線爐的膠粘劑固化安全升溫速率是0.5℃/秒.
對于某些制造環(huán)境, 0.5℃/秒的升溫速率可能與所需求的(傳送帶的速度)相矛盾. 例如: 對于典型的加熱爐, 依據(jù)爐內(nèi)的加熱區(qū)及其總長, 0.5℃/秒的升溫速率相當(dāng)于傳送帶速度約為30英寸/分鐘(0.76米/分), 這也許滿足生產(chǎn)量的要求, 然而, 提高傳送帶速度將使升溫速率增大到超出可接受范圍. 例如對于大多數(shù)加熱爐, 42英寸/分為1.06米/分)的傳送帶速度將使升溫速率達(dá)到0.8℃/秒, 這是一個(gè)不能接受的值.
對于目前市場上典型的紅外爐而言, 當(dāng)傳送帶速度被提高到大于30英寸/分鐘時(shí), 在膠粘劑內(nèi)形成孔隙的危險(xiǎn)性便明顯增加, 由于傳送帶速度大于30英寸/分鐘的升溫速率可能超過0.5℃/秒. 這是意味著可能采用較高的傳送帶速度? 答案是較高速度肯定是可能的, 但必須全面確定膠粘劑的特性.
- 回答時(shí)間：2006-07-14
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