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2020-02-28

微波组件锡膏清洗剂合明科技分享:微波组件点胶工艺研究

发布者:合明科技Unibright ; 浏览次数:219

微波组件锡膏清洗剂合明科技分享:微波组件点胶工艺研究


摘 要: 微波组件的生产具有小批量、多品种的特点,因此其装配方式多以手动或半自动为主。主要介绍了点胶工艺在微波组件装配过程中的几种应用,研究了不同应用场合下的点胶工艺参数,对比了手动点胶机点胶与人工手动点胶下的性能优劣。使用文中推荐的点胶工艺及参数,可满足大多数微波组件的装配。研究结果对同类产品具有一定的指导作用。

关键词: 微波组件;点胶;装配工艺


由于微波封装和电路组装技术具有高密度化、高速化和高可靠性等特点,因此极大地促进了微波组件从独立系统向网络化发展,从集中向分散发展,从模拟向数字化方向发展。通过微组装技术,采用微焊接和封装工艺将各种微型化片式元器件和半导体集成电路芯片组装在高密度多层互连基板上,形成高密度、高速度和高可靠性的三维立体机构的高可靠微波组件,也是实现电子站系统小型化、多功能化和高性能的最有效途径[1]。以T/R组件为例,作为收发前端子系统,在各类机载雷达、地面雷达与电子对抗系统中占有着举足轻重的地位,是实现雷达小型化、高密度和高可靠性的重要保证。

微波组件具有批量小、品种多的特点,很多组件都是非标定制。因此,在批量较小的微波组件装配中,大多以手动及半自动为主。以点胶工艺为例,虽然采用全自动点胶机在一致性以及产能要求方面等拥有诸多优势[2],但由于价格昂贵,而且会有程序调试时间过长、吸嘴定制种类过多、更换费时、吸嘴不良操作可能会造成裸芯片损伤等缺点,因此在小批量的微波组件装配中,多以人工手动点胶、蘸胶或小型手动点胶机点胶为主。

近年来,小型手动点胶机在微波组件的装配中应用越来越广泛。该设备在装配效率、质量和可操作性等方面拥有诸多优势。因此,文中从现有常规微波组件的装配角度出发,介绍点胶工艺在微波组件装配过程中的几种应用,并研究不同应用场合下的点胶工艺参数,及对比手动点胶机点胶与人工手动点胶下的性能优劣。

1 试验工艺与设备

1.1 手动点胶机及配件

手动点胶机采用OK品牌,型号为DX-200。点胶时间可调,范围:0.008~99.999 s,点胶压力可调,范围0~689.5 kPa。设备如图1所示。


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配件为:10 mL针筒,材质为高密度聚乙烯。点胶针为多种规格,具体型号规格见表1,材质为针座塑料,针头为不锈钢。

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1.2 点胶材料

点胶机可点胶的材料有很多,在微波组件的装配中,目前应用成功的且频率较高的有以下几种材料:

1)导电胶。用于裸芯片及镀金载体的粘接。导电胶型号为:H20E、84-1A、EK1000等。

2)阻焊胶。用于键合、烧焊绝缘子、连接器、印制板等工序前,起阻焊作用。型号选用:MGchemicals的862阻焊胶。

3)硅胶。用于导线、线缆的固定以及壳体的密封等作用。型号选用:南大703硅胶。

4)锡膏。用于印制板、连接器、表贴器件的焊接等作用。型号选用:艾库博锡膏PC-805(Sn96.5Ag3.0Cu0.5,熔点217 ℃)、阿尔法锡膏LR721H3(62Sn36Pb2Ag,熔点179 ℃)锡膏、阿尔法锡膏OM520锡膏(Sn42bi57.6Ag0.4,熔点138 ℃)等。

2 点胶工艺的应用

2.1 导电胶涂覆

采用手动点胶机进行导电胶涂覆,是使用最频繁也是最重要的应用。尤其是芯片及载体粘接时,由于粘接面积较小,胶量控制较为严格,因此使用点胶机进行粘接尤为重要。由于导电胶在未固化时,黏度较低,流动性好,且导电胶银浆颗粒偏小,采用手动蘸胶很难控制好胶量,会造成频繁清理多余的胶,若处理不好,多余物很容易造成芯片或线路短路,且不容易察觉,严重的可能会导致整个模块报废。

使用点胶机对导电胶点胶工艺参数进行研究,经过多次试验,得出最优化的参数,选取部分常用的载体的参数见表2。

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以上4种点胶的材料,出胶量及点胶形状等如图2(a)~2(h)所示。

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由图2可以看出,采用以上点胶工艺参数,粘接后载体周长80%以上可见导电胶,导电胶无溢到镀金载体表面,可以满足导电胶粘接要求。目前采用手动点胶机粘接载体及芯片已成功应用到微波组件的装配中,以某T/R组件为例,装配效果如图3所示。

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选用1.8×1.8×0.2 mm3的载体1,使用手动点胶机进行点胶,按照各种导电胶推荐的固化参数进行固化,后进行推力试验。具体结果见表3。

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由表3可以看出,选用不同型号的导电胶进行手动点胶,剪切强度均满足产品的可靠性要求,并满足GJB 548B-2005中芯片剪切强度的要求。

2.2 阻焊胶涂覆

采用点胶机进行阻焊胶涂覆,是为了防止焊料漫流到不必要的区域。阻焊胶的选用原则为:阻焊胶必须耐温,不能与被保护区域发生化学反应,阻焊效果良好,焊接后易于去除[3]。文中选用MGchemicals的862阻焊胶,用于键合、烧焊绝缘子、连接器、印制板等工序前。

采用手动点胶机进行阻焊胶涂覆,操作要求相对于导电胶要简单很多,无需特定的参数。经过试验发现,采用出气压力206.8~275.8 kPa、27G或30G的针头即可,时间根据焊盘的大小而定,以1×1 mm2的焊盘为例,一般点胶时间为0.4 s。若涂覆在绝缘子外或连接器一周,则需适当提高点胶时间,或连续点胶。使用点胶机进行阻焊胶涂覆,已成功应用于微波组件。如图4所示,涂覆阻焊胶后焊接,焊锡无任何溢出,效果良好。未涂覆阻焊胶的焊锡溢出,需用手术刀将焊锡刮平,影响美观,若处理不好,还会导致电缆头与壳体之间有接缝,影响性能。

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2.3 硅胶涂覆

采用点胶机进行硅胶涂覆,在点胶机应用中相对较少,但却不能忽视其作用。文中采用南大703硅胶,流动性能好,颗粒较大,因此使用点胶参数为:出气压力206.8~275.8 kPa,针头选用18G,点胶时间根据涂覆的长度而定。采用点胶机进行硅胶涂覆,涂覆效果良好,无漏涂、气孔等现象,而使用手动挤压涂覆硅胶的方式,出胶不够均匀,若处理不好,会有气孔产生,无法保证组件的密封效果。

采用同样的壳体,分别使用点胶机涂覆硅胶和手动涂覆,测量壳体的漏气率,发现点胶机涂覆的组件漏气率一般在1×10-5 Pa·m3/s,而手动涂覆的组件漏气率一般在1×10-3 Pa·m3/s,密封效果远远低于点胶机涂覆的组件。

2.4 锡膏涂覆

采用点胶机进行锡膏涂覆,在点胶机应用中也相对非常普遍。用于印制板、连接器、表贴器件的焊接等。尤其是当大面积的基板在焊接后,基板上的表贴器件需进行点胶机点锡膏后进行焊接,若采用烙铁手工焊接,不仅消耗时间,而且会由于空间限制,难以操作。目前,此种工艺已成功应用于某变频组件中,装配效果如图5所示。图中可以看出,焊锡饱满均匀、光亮,效果良好。

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此外,点胶机进行锡膏涂覆还有一些应用。如焊接连接器时,留锡槽的位置需要进行补锡,手动补锡膏不仅无法做到连续性,还会使得锡膏溢出,若溢出到连接器针上,则造成短路且难以清理,采用手动点胶机可完全避免此种现象。另外,在印制板回流焊时,微波组件中的一些器件需要良好的接地,因此设计时将接地孔直接开在焊盘上,焊接时若焊盘上不手动进行补锡,则焊锡会通过接地孔流出,造成焊盘上锡很少,影响接地效果,因此需要使用点胶机进行补锡。还有在罗杰斯5880板上焊接阻容器件时,由于微带线路很窄,且各处是凹槽,尤其是接地端,烙铁难以伸入焊接,因此需使用手动点胶机进行锡膏涂覆后焊接。类似的应用还有很多,在此不再一一赘述。

采用点胶机进行锡膏涂覆,其参数为:出气压力344.8~413.7 kPa,针头选用27G,出胶时间根据焊盘大小而定,以1×1 mm2的焊盘为例,一般点胶时间为0.5 s。

3 结束语

文中介绍了手动点胶机在涂覆导电胶、阻焊胶、硅胶、锡膏等的应用,研究了上述应用场合下的点胶工艺参数。采用以上装配工艺生产的产品,经过振动、高低温等筛选试验后,质量、性能可靠,因此以上装配工艺可广泛用于微波组件中。

 

参考文献:

[1]邵优华 , 韦炜 . T / R 组件微组装工艺技术 [ J ] . 船舰电子对抗,2012,35(2):103-107.

[2]刘波,崔洪波,侯相召. 微波多通道T/R组件的自动贴片工艺研究[J]. 电子工艺技术,2016,37(4):225-227.

[3]张玮,严伟,刘刚,等.微波组件大面积焊接技术[C]//电子机械与微波结构工艺学术会议,呼和浩特, 2014.


原创 陈 澄 高可靠电子装联技术




合明科技谈:组装残留物清洗的考虑要点

电子组装制程的范围从简单到复杂,所设计材料非常广泛,制程中的每个步骤所使用的每种材料都会对组件产生影响,最大的影响是化学物质残留在组件表面。需要考虑的材料包括助焊剂、清洗溶剂、标签、粘合剂、掩蔽材料、元器件残留物、废气残留等。

助焊剂的种类、形态及经过焊接高温后残留物的可变性,都不同程度的决定了残留物的清洗难度。每种助焊剂因其不同的化学组成,在焊接过程中可能发生高温氧化、聚合、分解及与金属盐的结合反应等,导致残留物可能发生固塑性等可变性,增加或改变残留物的可清洗性。

 清洗剂效果 一种清洗剂的选择应基于清洗效率、材料兼容性、每块产出单板的化学成本以及对环境的影响。

 元器件问题和残留物

复杂的元器件几何形状、狭小的器件托高高度、非密封封装的元器件可能夹裹的清洗液和湿气,都有可能影响清洗过程和物料通过率。

 元器件上的残留物可能以颗粒、油或者膜的形式在组装操作前被发现,这些残留物在焊接后可能会一直存在于清洗的或未清洗(免清洗)的组件中。

组装残留物清洗过程的敏感性应该考虑如:金属表面处理、低温塑料、擦拭布或者其他暴露的电器插头及其他材料,能依赖于清洗剂膨胀。如某些特定的元器件,不是为可生产性设计的,不具备可清洗性时,清洗选择会受到限制。

其他要点

组装残留物的清洗还应考虑除去助焊剂、清洗剂、及元器件之外的其他要点,如:人工手工作业引入的污染物、可去除的不干胶标签、元器件包装(如以编带卷轴、托盘或者管装形式)、暂时性阻焊材料、润滑油和油脂、粘合剂、工作场所和周围储存条件。






以上一文,仅供参考!

 

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以上为合明科技在工业清洗方面的经验的累积,我们是国内自主掌握核心水基清洗技术的先创品牌,合明科技专注精密电子清洗技术20多年,是SMT贴装/DIP封装,功率半导体器件及芯片封装精密清洗工艺技术方案、产品、清洗设备提供商,也成为了IPC清洗标准主席单位。但是因为工业清洗问题内容广泛,没办法面面俱到,本文只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,力争能为客户提供全方位的工业清洗解决方案。

 

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