为了顺利完成SMT贴片加工工艺,需考虑几个方面的工艺设计。粘合剂须有良好的稠度,胶点曲线,湿强度及固化强度。设计师必须考虑表面贴装粘合剂(SMA)胶点的大小并利用CAD或一些示教自动化系统来计算适当的点胶位置。设计过程中必须考虑一些典型的SMA问题,同时,也应考虑SMA完成后可能会出现的问题。关于SMA(如点锡膏或环氧树脂)的一些建议也是非常有帮助的。
SMA主要目的是粘着电路板上的元件直至完成波峰焊接。元件范围多种多样,可以是规格为1005[0402]的电阻器,也可以是电容器,甚至是大型集成电路元件。点胶SMA成功的标准是在焊接过程中,元件没有从电路板上脱离。通常,由于SMA点胶得太少,使SMA无法在元件贴装时通过蔓延到元件Pad上形成电气连接干扰而使SMA点胶失败。
元件常见尺寸表
一、粘合剂
良好的粘合剂需有以下特性:良好的湿强度,固化强度,稠度及胶点曲线。胶体应促使整个工艺始终保持在公差范围内。以1608[0603]的元件为例。IPC表面贴装设计标准在0.60mm[.025”](图2)的landpatternpads间规定一段距离。在精度±0.08mm的标称机器及精度±0.13mm[±0.005”]的粘合剂流向中,粘合剂实际点胶区宽度减少到了0.40mm[0.016“],这样可以防止粘合剂覆盖在导电区而出现问题。虽然所需体积意味着带来胶点压扁问题,使其实际在SMT贴片使用中受限,但增高粘合剂胶点曲线可解决部分问题。全新喷射点胶系统可提供更高胶点曲线。
图2:16080603元件LandPattern
粘合剂接触过程中所需的合理表面面积,指的是在制造过程中,能承受10到20牛顿的剪切力。在SMT回流焊工艺中,SMA需保持元件吸附力,固化强度系数有时也取决于此工艺。
图3:元件应用实例:(a)SMA不足;(b)SMA适量(c)SMA过量
二、按体积点胶
确保适当的胶点直径及高度的一种方法是按体积点胶。使用目前最新的SMA点胶法,即正排量活塞泵和喷射法,能达到最佳效果。因为这两种方法都能精确控制体积,且相对来说,对粘合剂的粘度和比重变化不敏感。胶点实际体积可由公式推导出。导电Pad厚度通常是0.05mm[0.002’’],该芯片的导体通常为0.025mm[0.001”],能为压扁的胶点提供高度(h)为0.08mm[0.003”]的圆柱形体积。1608[0603]元件所需的最大直径(D)为0.40mm[0.016”]。所应用的胶点体积应当近似圆柱形,体积应为V=¼•D2H
1608[0603]元件尺寸:
D=0.40mm
H=0.08mm
V=0.01mm³
点胶的胶点体积应与压扁的胶点体积相同,并保证直径不超过贴装区和直径精度所需的范围。在决定SMA点胶数量时,运用此法相当简单。在landpattern实际应用中,导电pad间的距离应比标准距离远一些,体积应接0.016mm³。3216[1206]元件的体积约为0.30mm³。正排量活塞泵内部安有系统软件,可以简单计算胶体比重来确定点胶体积,因此,正排量活塞泵在通过重量或其它方法确定流速后,可以不依赖粘合剂属性进行点胶工作。喷射法使用阀门调整,在通过测试的基础上点胶特定体积胶体。
可以看出,设计所需的粘合剂种类多种多样,胶体制造商和应用厂商也进行各种测试来确定满足市场需要的粘合剂。测试提供许多有价值的信息,但SMA的实际应用才是确定其适用性最可靠的方法。因此,粘合剂制造商和应用商之间应密切配合,找到合适的胶体,满足多种机器及机器应用的需要。