表面安裝用理想的膠粘劑:
在選擇表面安裝用粘結劑時, 必須考慮許多因素, 尤其重要的是應當記住以下三個主要方面. 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, 目前絕大多數使用環氧膠.
著色的膠粘劑是十分可取的. 因為如果使用過量, 以致涂到焊盤上, 它們很容易被查覺并進行清除. 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態強度, 以使在固化前的傳送和貼放期間固定在應有的位置上. 這個性質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. 膠粘劑的用量應適當, 既要能夠滿足縫隙, 又不至于彌散到可焊的焊盤上.
最后, 膠粘劑必須與生產中所采用的點膠方法相適應. 這就是說, 它必須有適當的粘滯性. 經過冷卻貯存的膠粘劑, 必須在達到環境溫度以后才使用. 以保證準確的點膠.紙將在后面討論粘滯度與溫度的關系)
固化特性:
固化特性與達到希望的粘結強度所需的固化時間和固化溫度有關. 達到所希望的粘結強度的時間越短, 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, 則必須有適當的粘結度, 以便在波峰焊時將組件固定住. 如果粘結強度太大,則返工困難, 相反粘結度太小組件可能掉到焊料槽中.
膠粘劑的固化溫度應足過低, 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變溫度(對于FR-4型基片為120℃)下固化. 然而, 高于玻璃轉變溫度的很短固化時間一般也能接受. 固化后膠粘劑既不應該使強度增加太多, 也不應該使強度在波峰焊期間下降.
為了保證有足夠高的生產率, 要求固化時間較短. 固化的另一個特性是固化期間的收縮量較小(使粘貼組件的應力最小).最后, 膠粘齊應防氣, 因為放氣會導致焊劑的截留, 從而造成嚴重的清洗問題. 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, 膠粘劑的玻璃轉變溫度相當低, 當固化的膠粘劑在返工期間受熱變軟(即達到膠沾劑的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℃. 因為為了熔化易熔的錫一鉛焊料, 端接頭必須達到高得多的溫度(＞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有用的標志是, 返工之后剪切斷開線的部位,如果剪切線在于粘結體中圖(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)所示失效機理, 在基板和膠粘劑之間幾乎沒有任何結合力, 如果膠粘劑受到污染或固化不足,便可能發生這種情況.
因化后膠劑的另一些得要性包括非導電性, 抗濕性和非腐蝕性. 膠粘劑還應有適當的絕緣性質, 但在最終選擇膠粘劑之前, 應檢查一下在潮濕狀態下的情況.
表面安裝用膠粘劑
最常用的非導電膠粘劑是環氧樹脂和丙烯酸類.
1) 通常環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特化學性質. 但固化機理不同環氧樹脂.這種膠沾劑利用長波外線或加熱實現固化. 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)和加熱來實現, 以保證固化, 同時也縮短固化時間.
丙烯酸類膠粘劑與環氧樹脂膠粘劑有一個重大差別, 即大多數(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, 它們不應放在密封的容器內, 為了避免在貯藏器內固化, 膠粘劑必須能“呼吸”．
壓力和時間是點膠的重要參數，它們對膠點的大小及拖尾進行控制．拖尾還隨膠粘劑的粘滯度而變化，改變壓力便能改變膠點的大?。畳炀€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部位，從而可能引起焊區上出現跳焊的嚴重問題．掛線現象可以由由對點膠系統作某些調整來減少．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，有助于減少發生掛線．若點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下降，結果導致流速降低，從而改變膠點尺寸．
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，環境溫度的變化可能對膠旦有顯著的影響．根據資料報道：當環境溫度僅變化5℃（15℃變化到20℃）點膠量變化幾乎達50％（從0.13克到0.19克）．所有其它點膠變量，如噴嘴尺寸，壓力，時間的影響也都相同．為了防止由于環境溫度變化而引起的膠點變化，應當采用恒溫外殼．
漏膠是膠粘劑涂敷中的另一個普遍問題，漏膠的可能原因是噴嘴受阻，點膠器頂端磨損以及線路板不平整．如果膠粘劑長時間擱置不用（從幾小時到幾天，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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現在許多機器圍繞點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進行點膠時，首先把膠頭移到試打臺進行試打，并對膠量進行控制．具體控制其膠量面積．如果試打面積與設定參量不符，則通過反饋修改時間參量而不修壓力參量．這樣保證了膠點尺寸．
點膠工藝應該說還是很得要的．它要求材料粘結性．象其它粘結劑一樣，有三個因素會影響粘結效果，用膠量、SMT組件、PCB板．
用膠量：
粘結所需膠量由許多因素所決定，一些用戶根據自己的經驗編制了一些內部使用的應用指南．在選擇最適宜的膠量時可以參考這些指南．但由于膠粘劑的流變性各有差異，完全照搬不現實，所以經常進行一定量的調整就完全必要了．
粘結的強度和抗波峰焊的能力是由粘結劑的強度和粘結面積所決定的．最好的粘結劑也必需在展開后與SMT組件至少有80％的接觸面積．這意味著膠點高度要超過SMT與PCB板之間的距離．
一個合格的施膠工藝中對膠點的形狀尺寸是有嚴格限制的，如粘結劑可能與焊盤粘連，粘結劑尺寸應小于焊盤間的距離，同時還要考慮到點膠位置的準確度和焊盤空間的余量，過大的面積會使得返工非常困難．
所有的推薦用雙點膠．如3216C. 首先分析焊盤之間的距離2mm然后考慮到焊盤和點膠位置的準確性以及放置片狀電容后膠水的展開，得到膠點最大允許直徑為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，而膠點尺寸為0.8mm．如表所示：
典型SMT的膠點尺寸（單位：MM）
組件 1608C 2125C 3216C SOT23 SOP16-28
針頭內徑 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
膠點數量 2 2 2 2 2-4
膠點直徑 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計的, 而設計人員并不會考慮粘結的要求, 幸運的是絕大多數組件的粘結都不是問題. 但也必須意識到一些個別的和容易出錯的地方.
SMD 的主體通常是環氧樹脂外殼, 但也有彩玻璃、陶瓷和鋁材.環氧樹脂一般粘結沒有問題, 但陶瓷和玻璃二極管的粘結力通常就比較低.
PCB板:
PCB板通常是一塊加強玻璃纖維環氧樹脂板. 上面帶有銅線和焊盤, 一塊PCB板和焊接保護膜的PCB板在光潔度方面, 沒有本質的區別. 而粘結是在環氧樹脂其的護膜上進行的.
通常與護膜的粘結都是沒有問題的, 當測試剪切強度時, 你會看到護膜首先被破壞但一些護膜上也會出現粘結強度不夠的情況, 這可能是因為護膜粘結前受到了污染或部分區域固化不好造成的.
當焊盤過高或 SMD部品下面間隙過大時, 在焊盤間放一個輔助盤, 然后將粘結劑點在輔助焊盤上.
粘結劑的選用與保存:
推薦Punstert T MR-8121
該粘結劑適用于高速點膠機, 0.12秒, 且低溫固化.
固化溫度: 130℃時35 左右; 120℃時45秒左右; 110℃時90秒.
因為速度快所以粘滯度不一樣, 這樣可以避免掛線現象.
該粘結劑顏色為紅色: 分400毫升和15毫升裝二種, 15毫升可直接使用.
有效期4個月, 保存在1℃~5℃冰箱內.
取出使用時應在室溫中放置一個小時以上.
每點膠的約為0.3毫克, 所以15毫升約5 萬點左右.
用400毫升自行灌裝時, 需配置離心機一臺, 推薦轉速為1250(rpm) 3~5分鐘. 另一個總是值得注意: 在灌裝過程中粘結劑受到剪切力的作用后, 必須等待數小時后, 待粘結劑恢復原有我后才能重新使用.
點膠嘴的日常清潔:
當天工作結束后, 環氧膠應放入低溫冰箱保存, 點膠嘴若是一體, 先取下0型密封圈, 然后點膠嘴整體放入丙酮溶劑中. 環氧樹脂系的粘結劑, 不要用乙醇系溶劑清洗, 乙醇系溶劑能使粘結劑凝固, 堵塞細小的點膠嘴.
點膠固化:
大多數環氧膠粘結劑都是采用熱固化(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, 當固化時間增加時, 剪切強度的增加不大. 然而, 當固化溫度上升時, 在相同的固化條件下, 剪切力明顯增大. 實踐中, 對于已固化的膠粘劑, 推薦最小與最大剪切強度分別是1000克和2000克. 業已發現, 較高的粘結強度(達4000克)不會帶來返工困難, 因為膠粘劑在返工溫度下會軟.
關于固化溫度較固化時間更重要的論點也適用于紅外固化的情況. 當紅外爐的最高溫度通過升高加熱板溫度來提高時, 平均剪切力強度急劇增大.表中還表明, 在焊接期間會發生進一步的固化. 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氧粘結劑粘結強度影響
傳送帶速度 平均剪切強度(克) 返工(取件)時間
(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
大多數膠粘劑在波峰焊的預熱期間便達到它的最終固化. 因此, 在固化期間實現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, 必須進行適當的固化. 否則, 到了真正進行焊接時, 要想獲得所需要的固化可能為時太晚, 元器件在波峰焊時掉下來.
注意: 基板表面善對于已固化膠粘劑的粘結強度也起著重要作用, 這是可以預料的, 因為粘結是一種表面現象. 例如環氧玻璃基片表面聚合結構方面要比由阻焊膜覆蓋的表面具有更多的粘結部位.
對于采用相同固化溫度分布的同樣粘結劑, 不同的板子有不同的結合強度.
對于粘結劑的熱固化還有一個十分重要的附加要求, 固化溫度的分布應使膠劑內不致形成空隙. 如果提高傳送帶速度滿足生產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, 這些焊劑在清先時幾乎不可能除去.
在涂敷膠粘劑之前應烘干電路板, 所有膠粘劑則應裝入膠筒之后經離心過濾氣泡. 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品生產之前, 必須做到著一點. 膠粘劑應如何進行特性確定呢? 前面我們敘述了理想膠粘劑固化前、固經期間和固化后的特性,除此之外, 還應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強度, 這兩者都很重要, 但對固化時間的上升速率進行控制則更為重要.
對于環氧粘劑而言, 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, 依據爐內的加熱區及其總長, 0.5℃/秒的升溫速率相當于傳送帶速度約為30英寸/分鐘(0.76米/分), 這也許滿足生產量的要求, 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到0.8℃/秒, 這是一個不能接受的值.
對于目前市場上典型的紅外爐而言, 當傳送帶速度被提高到大于30英寸/分鐘時, 在膠粘劑內形成孔隙的危險性便明顯增加, 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.

參考資料：查詢有關裝修類或制造類的專業論壇

標簽：黏度膠粘劑定性