第5章贴片胶涂敷技术

第五讲：贴片胶/环氧树脂及涂敷技术涂敷贴片胶（SMA）时，要求X/Y精度很高，胶量准确，通常使用点胶机或者丝网印刷设备和工艺来进行敷。

丝网印刷的速度比较快，尤其是在需要印刷大量点的情况下，总的循环时间是不变的，并与所要印刷的点数无关。

例如，把贴片胶点印刷到尺寸为200×200mm的测试电路板上的总循环时间大约为三十秒，其中包括在机器内和机器外的传输时间。

这种尺寸的电路板可能需要把多达18000个甚至更多的元件贴装到电路板上，其中包括各种集成电路、去耦电容器、总线终端电阻器，其他小型无源元件以及连接器这类元件。

无论是180个还是18000个胶点，丝网印刷机的工作周期都不会超过30秒。

而高速点胶机的最高速度为每小时140000个点，在30秒内不到1200个胶点。

一块18000个点的电路板大约需要7.7分钟。

如果电路板的点数更多或者形状比较复杂，这会进一步降低点胶机的速度。

循环时间为30秒，不论点的数量、类型和形状，当每块电路板的点数增多时，印刷工艺的优势也就表现出来了。

此外，这个工艺需要的设备相对而言不是太贵。

事实上，可以很容易地把标准的焊膏印刷机改造成贴片胶印刷机，然后在需要印刷焊膏时再把它改回来，从而节约了投资。

图1 MELF二极管（上）和1206片状电阻器（下)模板设计只要稍微花点时间了解一下贴片胶印刷模板的工作原理，就可以简化工艺，避免许多缺陷出现的可能。

大多数贴片胶印刷缺陷都可以在模板设计阶段进行跟踪，避免错误的出现。

所幸的是，计算机辅助设计（CAD）工具可以根据基本的产品文件产生大部份其他的信息，从而避免这些缺陷的出现。

搞清楚贴片胶印刷模板是三维模板，这一点非常重要。

与用于焊膏印刷的金属模板不同的是，它的设计必须考虑到现有电路板的表面布置，以免影响预先安装的元件或者在反面上突出来的穿孔元件引脚──引脚剪短并且打弯了。

因此，如果用最终的模板来生产高质量的产品，那么，针对模板设计工艺的基础输入数据必须包含关于组装生产的信息和关于孔的大小和尺寸的基本信息。

贴片胶、红胶涂布工艺注意事项发表于 2007-8-3 9:38:58 贴片胶涂布工艺注意事项上海常祥实业有限公司（）是全球性价比最高的胶水专业厂家，在全球拥有几十家500强企业客户。

根据自己生产的贴片胶的经验，结合世界顶级客户的使用工艺，总结出影响贴片胶涂布工艺的各个环节需要注意的事项，供使用贴片胶的朋友参考。

在表面安装中，贴片胶用来在波峰焊期间将SMD固定到电路板的焊接面上，为了避免元件在波峰焊的作用下发生位移，必须使用贴片胶。

当焊接完成后，贴片胶便不再起作用。

粘接到印刷线路板(Print Circuit Board，简称PCB)焊接面上的常见元件类型有矩形片状电阻和电容，圆柱形晶体管即金属无引脚面结合晶体管(Metal electrode face component，简称MELF)和小外型晶体管(Small outli ne transistor)。

这些元件常与插装(Thr ough hole technology，简称THT)器件一起进行波峰焊。

2 贴片胶的组成与性质2．1贴片胶的化学组成贴片胶通常由基本树脂、固化剂和固化促进剂、增韧剂以及无机填料等组成，其核心部分为基本树脂。

目前普遍采用的基本树脂有丙烯酸脂和环氧树脂2种，它们均具有各自的优缺点。

但由于环氧树脂有很好的电气性能，且粘接强度高，故目前使用环氧树脂的居多。

2．2 贴片胶的包装贴片胶的包装一般分为20／30 mL注射筒式和300 mL筒式。

20／30 mL注射筒式用于点涂工艺，300 mL筒式用于胶印工艺。

2．3 贴片胶的特性表面安装用理想的贴片胶，必须考虑许多因素，尤其重要的是应当记住以下3个主要方面：固化前的特性、固化特性和固化后的特性。

2．3．1 固化前的特性对于表面安装来说，目前绝大多数使用环氧胶。

目前使用贴片胶都是着色的，通常采用红色和橙色。

这是因为焊盘涂上贴片胶将会影响焊接，故这是不允许的。

而如果贴片胶采用易于区分的颜色，如果使用过量，以致涂到焊盘上，它们很容易被察觉并进行清除。

第一部分SMT工艺SMT(Surface mounting technology)是表面组装技术的英文缩写.它是一种直接将表面组装元件器件贴装,焊接到负责刷电路板表面规定位置的电路装联技术.第一章SMT综述1.1 SMT的发展及特点1.电子技术发展的趋势: 智能化,多媒体化,网络化.2.集成电路发展要求:高密度化,高速化,标准化.3.表面组装技术发展趋势: 元器件越来越小,组装密度越来越大,组装难度越来越高.4.SMT的优势: 实现微型化,信号传输速度高,高频特性好,自动化生产,减少材料,降低成本.1.2 SMT的基本内容1.SMT主要内容: 表面组装元器件，电路基板, 组装设计, 组装工艺, 检测技术.2.SMT技术: 涂敷,贴装,焊接,清洗,检测,返修技术.3.SMT生产线: 上料装置,全自动印刷机,贴片机,自动检测仪,回流焊炉,在线测试仪,下料装置.4.SMT基本工艺流程:4.1印刷:用焊锡膏印刷机将焊锡膏印到PCB焊盘上.4.2点胶:用点胶机将胶水滴到PCB固定位置.4.3贴装:用贴片机将表面组装元器件准确安装到PCB固定位置上.4.4贴片胶固化:用固化炉将贴片胶固化.4.5回流焊接:回流焊炉将焊锡膏融化,使元器件与PCB牢固粘接在一起.4.6清洗:用清洗机将组装好的PCB上面的助焊剂除去.4.7检测: 对焊SMA进行焊接质量和装配质量检测.(显微镜,ICT,AOI,X-Ray等.)4.8返修:用电烙铁,返修工作站对检测出故障的SMA进行返修.5.SMT车间正常环境(符合GB73-84洁净厂房设计规范)5.1温度: 20-265.2相对湿度: 40%-70%5.3噪声: <70DB5.4机器设备避免阳光直晒(因为配置有光电传感器)5.5防静电系统(防静电安全工作台,防静电腕带,防静电容器,防静电工作服,严禁易产生静电的杂物)5.6现场符合5S要求,有管理制度,检查,考核,记录.第二章SMT元器件2.1 SMT元器件的特点和种类1.SMC（surface mounted components 无源器件）SMD(surface mounted device 有源器件)2.BGA(Ball Grid Array 球栅阵列结构) CSP(Chip Scale Package芯片尺寸封装)3.引脚(pin)就是从IC内部电路引出与外围电路的接线,所有引脚构成IC的接口.4.元器件种类(SMC,SMD,机电元件)或(非气密性封装器件和气密性封装器件)2.2 SMT电阻器1.SMT电阻器1.1按封装外形(片状和圆柱状).工艺(厚膜RN型和薄膜RK型)1.2片状SMT电阻器是根据其外形尺寸划分型号3216(长3.3mm,宽1.6mm)1.3RC05K103JT(RC片状电阻器05型号K电阻温度系数103电阻值J值误差度T包装编带/塑料盒包装)2.SMT电阻排2.1电阻排也称集成电阻,它是将多个参数与性能一致的电阻,按预定的配置要求连接后置于一个组装体内.2.28P4R(8个引脚,4个电阻)3.SMT电位器(片式电位器,有片状,圆柱状,扁平矩形结构)3.1敞开式结构:低廉但容易受灰尘和潮气.不适用于贴片峰焊工艺.3.2防尘式结构:有外壳或护罩,适用于电子产品.3.3微调式结构:价格昂贵,多用于精密电子产品.3.4全密封式结构: 调节方便,可靠,寿命长.2.3 SMT电容器1.SMT电容器目前有瓷介电容器和钽电解电容器.2.片式叠层陶瓷电容器(MLCC)(将内电极的陶瓷介质膜片叠合起来,高温烧结形成陶瓷芯片)2.1标注F5. F表示电容量系数为1.6. 5表示电容容量倍率. 表明该电容容量为1.6x10的五次方pf.3.SMT电解电容器有铝电解电容器和钽电解电容器.3.1铝电解电容器容量和工作电压范围比较大,难做成贴片形式,但价格低廉,（100容量,25V额定电压RVT型号）3.2钽电解电容体积小电容量又大,适合贴装元件.但是昂贵.按封装形式分裸片型,模塑封装,端帽型三种.2.4SMT电感器(扼流,退耦,滤波,调谐,延迟,补偿,LC调谐,LC滤波,LC延迟等功能)1. 电感器可分为固定电感器,可调电感器,LC复合元件, 特殊产品.（绕线型,多层型,卷绕型）2.5 SMT分立器件1. SMT分立半导体器件有二级管,晶体管,场效应管等组成.2．SMT二级管(无引线柱形玻璃封装,片装塑料封装两种)2.1 无引线柱形玻璃封装二级管主要有稳压,开关,通用二级管.2.2 矩形片式塑料封装二级管2.3 SMT晶体管(三级管)SOT封装,有23,89,143,252几种尺寸结构.,使用盘状编带包装.2.6 SMT集成电路1.衡量集成电路的先进性,主要考虑集成度,电路技术,特征尺寸,电气性能(时钟频繁,电压,功耗),封装技术.2.电路的封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,起着安放,固定,密封,保护芯片,增强电热性能的作用.3.电级形式:3.1无引脚: LCCC，PQFN等封装方式,电级焊端直接焊到PCB的焊盘上,可靠性高.3.2有引脚: 巽形(SOT,SOP,QFP), 钩形(SOJ,PLCC), 球形(BGA,CSP, FLIP CHIP)三种.4.封装材料:4.1金属封装:冲压成型,精度高,尺寸严格,便于大量生产,价格低.4.2陶瓷封装:电气性能优良,适用于高密度封装.4.3金属-陶瓷封装: 兼有金属和陶瓷的优点.4.4塑料封装::可塑性强,成本低廉,工艺简单5.芯片的基板类型: 搭载和固定裸芯片,同时兼有绝缘,导热,隔离及保护作用,是芯片连接内外电路的桥6.封装比:评价集成电路封装技术的优劣,一个重要比标就是封装比,封装比=芯片面积/封装面积7.SMT集成电路的封装形式7.1SO封装:引线比较少的小规模集成电路.有引脚数目不同SOP,SOL,SOW/小型SSOP,薄型TSOP等.7.2QFP封装:四侧引脚扁平封装.(塑料封装为主)7.3PLCC封装:集成电路钩形引脚塑封芯片载体封装.7.4LCCC封装:陶瓷芯片载体封装的片式集成电路没有引脚的一种封装.注:在陶瓷外壳侧面有类似城堡状的金属化糟和外壳底面镀金电相连,提供了较短的信号通路,电感和电容损耗较低,可用于高频工作状态,如微处理器,门阵列和存储器.7.5PQFN封装:一种无引脚封装,呈正方形,封装底部中央位置有一个大面积裸露焊盘,提高了散热性能.7.6BGA封装:球栅阵列封装,全平面式的格栅阵排列.7.7CSP封装:芯片尺寸级封装的意思.是BGA进一步微型化的产物,做到裸芯片尺寸有多大.封装尺寸就有多大. 27. 包装1.散装：无引线且无级性的SMC元件可以散装,成本低,但不利于自动化拾取和贴装.2.盘状编带包装:纸质编带,塑料编带,粘接式编带.3.管式包装:适合于品种多,批量小的产品,包装管为PVC材料构成.4.托盘包装:由碳粉或纤维材料制成,用于要求暴露在高温下的元件托盘通常具有150或更高温.2.8 选择与使用1.SMT元器件的基本要求：适应自动化装配和焊接线.2.SMT元器件的选择:符合系统和电路的要求,综合考虑市场供应商所能提供的规格,性能和价格因素.3.SMT元器件的注意事项3.1仓库温度<40,生产现场温度<30,环境温渡<60%, 防静电措施,防湿措施.3.2库存时间不超过2年,有防潮要求的72小时内使用,或存放于干燥箱内.3.3运输,分料,检验,手工贴装时,应该带防静电腕带,尽量使用吸笔操作.4.SMT元器件的封装形式的发展: 芯片级组装技术,多芯片模块技术,三维立体组装技术.第三章工艺材料1.贴片胶:主要用来将元器件固定在PCB上,一般用点胶或网板印刷的方法来分配.贴上元器件后放入烘箱或回流焊机加热硬化,硬化后,再加热也不会熔化,也就是说热固化过程是不可逆的.1.1按基体材料分类: 环氧树脂和聚丙烯两大类.1.2按功能分: 结构型,非结构型,密封型三大类.1.3按化学性质分: 热固型, 热塑型,弹性型,合成型.1.4技术要求: 常温使用寿命要长,合适的贴度,快速固化,包装方式.2.焊锡膏:由合金粉未,糊状焊剂合成具有一定粘性和良好触变特性的膏状体.焊锡膏分类: 按熔点分类,按活性分类,按黏度分类.3.助焊剂:焊剂, 焊接过程中不可缺少的辅料.在波峰焊中,助焊剂和合金焊料分开使用,而在回流焊中,助焊剂则作为焊锡膏的重要组成部分.助焊剂对保证焊接质量起着关键的作用.传统的助焊剂以松香为基体.焊剂分类:松香焊剂,合成焊剂,有机焊剂.助焊剂的选择: a. 波峰焊应用液态助焊剂, 回流焊应用糊状助焊剂.b. SMT最常用的是中等活性的助焊剂.c. 有机熔剂清洗要用有机类助焊剂,去离子水清洗,要用水洗助焊剂. 免洗方式用免洗助焊剂.4.清洗剂:SMT中,元器件体积小,贴装密度高,间距小,当助焊剂或其他杂质存留在PCB表面或空隙时,会污染电路,所以必须及时清理,才能提高可靠性,使产品性能符合要求. 广泛使用的清洗剂有CFC-113和甲氯仿.5.其他材料:5.1阻焊剂(绿油):防焊涂料,它能保护不需要焊接的部分.5.2防氧化剂:对节约焊锡,保证焊接质量起着重要作用,普通应用于波峰焊中.5.3插件胶:固定插装元器件用的胶粘剂.第四章SMT印刷涂敷工艺及设备第一节焊锡膏印刷工艺1.焊锡膏印刷工艺: 如果采用回流焊技术,在焊接前需要将焊料涂在焊接部位.1.1焊锡膏法(注射滴涂法和印刷涂敷法(模板漏印法，丝网印刷法))1.2预敷焊料法(电镀法和熔融法)1.3预形成焊料法.2.焊锡膏印刷机的分类（用来印刷焊锡膏或贴片胶的）2.1 手动漏印模板印刷机,手动丝网印刷机,全自动焊锡膏印刷机.3.焊锡膏印刷机的结构:3.1夹挂PCB基板的工作平台.3.2印刷头系统.3.3丝网或模板及其固定机构.4.印刷机主要技术指标:最大印刷面积,印刷精度,重复精度,印刷速度.5.印刷工艺流程:准备-调整参数-印刷-检验-清理与结束.l6.刮刀按形状分为菱形和拖尾刮刀.按制作材料分为聚胺酯橡胶刮刀和金属刮刀.第二节SMT贴片胶涂敷工艺1.SMT需要焊接前把元器件贴装到电路板上.如果采用回流焊工艺流程进行焊接,依靠焊锡膏就能够把元器件粘贴在PCB板上传接到焊接工序.但是如果采用波峰焊工艺或双面混合装配的电路板来说,由于元器件在焊接过程中位于电路板的下方,所以在贴片时必须用粘接剂将其固定.2.把贴片胶涂敷在电路板上的工艺称”点胶”,有点滴法,注射法,印刷法.3.贴片胶的固化:电热烘箱, 硬化剂, 紫外线辐射固化贴片剂.4.使用贴片胶注意事项:4.1储存条件: 5C以下的冰箱内低温密封保存.4.2使用要求: 从冰箱取出后,要室温恢复2-3小时再使用,首批次要跟踪首件产品.4.3灌装要求: 不准混用,要用清洁的注射管灌装.4.4用量控制：用量少粘度不够. 多了会流到焊盘,妨碍焊接.4.5及时固化,及时清洗：4.6返修要求: 用热风枪均匀地加热元件.第五章SMT贴片工艺及设备1.贴片设备(在PCB上印好焊锡膏或贴片胶后,用贴片机将SMC/SMD贴放到PCB表面位置,叫贴片工序)1.1自动贴片机的类型1.1.1工作方式: 顺序式, 同时式,流水作业,顺序--同时式.1.1.2结构分类: 拱架型, 转塔式贴片机, 模块机.1.2自动贴片机的结构1.2.1设备本体1.2.2贴装头系统1.2.3供料器1.2.4视觉系统1.2.5定位系统1.2.6传感系统1.2.7计算机控制系统1.3贴片机的主要技术指标：精度, 贴片速度,适应性(能贴那类元器件).2.贴片工艺2.1 质量要求: 元器件的准确性,位置的准确性和贴装压力的适度性.3.手工贴装3.1贴装前准备: 用刷子或简易印刷工装手工把助焊剂和焊锡膏涂到电路板的焊接部位.3.2手工贴装工具: 不锈钢镊子,真宽吸笔, 防静电工作台,防静电腕带,台式放大镜.第六章SMT焊接工艺及设备1.焊接原理1.1常用的锡焊方式:手工烙铁焊,手工热风焊,浸焊,波峰焊,回流焊.1.2SMT采用波峰焊(混合组装)和回流焊(全表面组装)1.3回流焊的设备: 热板传导回流焊,红外线辐射回流焊,全热风回流焊,红外线热风回流焊,汽相回流焊,简易红外线回流焊机.2.自动焊接技术2.1波峰焊:利用泵将熔融焊料向压向喷嘴,形成焊料波峰不断从喷嘴中溢出。