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。
 

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。