技术文章--评估SMT粘合剂的关键参数-化工仪器网-手机版

评估SMT粘合剂的关键参数

SMT工艺中往往忽略粘合剂的运用。多数情况下，粘合剂的运用仍被作为一项粘接元件的临时工艺，直至焊点形成。当洛克希德宣称粘合剂点胶是提高工艺质量的关键因素时，其评估方法和关键参数大多没有正式记录，并很少为人理解。通过评估粘合剂的测试方法，并在工程原理的基础上编订了相关选集,研究SMT环氧树脂性能的三大类：点胶能力，机械强度和环境稳健性。这些研究结果大大提高了点胶工艺的整体产量和稳定性。

点胶能力

行业内部使用的元件趋于小型化，如规格为0805，0603的元件。IPC Class3要求粘合剂材料不能与焊盘接触。为了使0805或更小的的贴片元件也能达到此要求，应严格控制胶点直径，使之达到适当尺寸。洛克希德采用活塞正排量泵技术作为粘合剂点胶的基础。图#2显示了该泵的操作概念，图#1显示4个泵实际的扬程配置。

研磨细度

粘合剂系统中的填充剂是以粒子形式存在，粒子能明显影响材料的流动能力。如果填充剂相对于喷嘴的内径较大，（一般至少应保持1:7的比例），那么材料更易结块而不是产生均匀且结构单一的胶体。粒子尺寸可使用研磨细度块检测。这是在材料工业中常用的方法，参考ASTMD1210。图＃3清楚地表明粒子大小和喷嘴口径之间的关系。

胶点直径变化

把每种受试的环氧树脂点涂到测试板上，泵的参数调整好后，从每种环氧树脂中提取14，18和30密耳的标准胶点。每种尺寸的胶点都选择50滴进行测量，测量工具为带视觉系统的三次元测量仪器；；测量胶点直径的平均值，标准偏差和Cpk值。图＃2显示其测量结果。结果表明，与目标尺寸相近的环氧树脂性能表现*，且它们相对于目标直径变化较小。

形状计分 - 速度测试

调整每个泵使之达到*性能，提取四种标准的胶点直径（即14密耳到50密耳），依次点涂提取的5000个胶点。通过目测检查，记录这些胶点所出现的异常情况，如扩散，滑塌，渗出，拖尾等。通过胶点大小和环氧树脂类型，计算这些偏差，并把它们定义为“百分比缺陷”。整体而言，缺陷率越低当然越理想。

机械粘着

潜在因素：湿强度和固化强度

SMT粘合剂基本功能是机械地粘着PWB上的部件，直至完成焊接过程。粘合剂需在生产环境下保持固有的稳定性，例如，点胶和贴装之间或植入和固化之间出现稍微延迟（这些情况在工艺过程中不可避免），环氧树脂不应失去粘性。当暴露在液体助焊剂，预热温度及芯片层流波时，环氧树脂也应保持强劲的粘性。

湿强度

对湿强度的拉力和切变进行评估;先从数量上评估，再从质量上评估。湿强度拉力的测试方法为：在测试版上用丝网印刷一个直径40密耳厚10密耳的粘合剂液滴;把接杆正交地降到未固化的粘合剂上;控制接杆移动时，使用称重传感器装置记录负荷水平。图＃3显示了其结果。粘合剂湿强度拉力越大，相对于均值变化越小越理想。

湿强度切变的测试方法为：将零件放入相应的尺寸为0603, 0805，1206及TANTD的环氧树脂液滴上。并把这些材料放在高速射片机旋转台上。这项测试可以对一系列不同胶点直径进行比较，并研究在加载切变的情况下其未固化的环氧树脂对零件的粘着能力。

固化强度

扭矩和搭接切变实验用来测量SMT粘合剂在固化状态下的承载性能。此外，我们也希望对粘合剂固化强度的曲线进行分析。三种曲线：1）100℃，停留时间为10分钟，2）125℃，停留时间为3.5分钟，3）150℃，停留时间为1.5分钟。结果见图＃4。图＃4显示粘合剂＃8和10随着温度增加，粘性增强。粘合剂扭矩越高，搭接切变越强，相对于均值变化越小越理想。

有趣的是，尽管测试了多种PWB基板的相对固化强度（即带有LPI阻焊的多功能FR-4，不带阻焊的多功能FR-4，不带阻焊的四种功能FR-4），这些材料的固化强度没有显著差异。

环境稳健性

正常生产环境下，SMT粘合剂必须保持强健的稳定性。温度通常控制在+ / - 5F，湿度控制在+/ - 15％RH。根据操作指南，涂上环氧树脂PWB一小时后才贴装SMT零件的情况亦属正常，例如：由于机器故障，供料器超时等原因。在此期间，环氧树脂不应吸收周围水分，释放挥发物或起皮（即部分固化）。因为所有这些因素都会阻碍环氧树脂形成固态，高强度的机械粘合剂。

吸湿特性

吸湿性是指一种材料从周围吸收水分的倾向。发生吸湿现象有三种可能的类型：1）重量减轻意味着溶剂损失。 2）重量无增减通常是空隙进了空气

（虽然空气也会排出）。3）吸湿性，吸湿性是重量增减的主要原因。为了观察反映曲线，在室温（68°F），3％RH的环境下进行测试：这里显示的是28，50，80.28％和50％RH的测试结果。图＃5，＃6描绘的是随着时间的推移，几种材料在28％和50％RH环境下各自净重增减情况。值得注意的是几种环氧树脂的吸湿性- 相对来说，能吸收大量的水分。当它们同时与28％及50％RH的数据比较时，效果更明显。

应首先在测试中几乎没有重量增减的环氧树脂。值得注意的是，当暴露在各种环境下，一些环氧树脂的重量会发生大幅度变化- 甚至才1小时就能发生巨大的变化。吸湿性的影响的是下一个测试的动力。 “固化表面”。

固化后表面

此项试验中，把每种环氧树脂点涂到载玻片上，胶点直径分别为14，18和30密耳。点胶和贴装之间相隔30分钟；贴装和固化之间也相隔30分钟。环境温度和湿度分别控制在68+/ - F及30+/ - 5％RH。固化后，用显微镜透过载玻片对每组环氧树脂/点尺寸进行检测。图＃3表示在一个样品中发现的总的空隙数。在固化过程中，大部分粘合剂吸收的水分存于空隙中。粘合剂以不同的方式固化。值得注意的是，一些固化由外至内进行，由粘合剂表面吸收水分。有些粘合剂在100℃以上的温度下固化，缓慢失去水分，尽管吸湿性很强，但其空隙数量很少。无空隙的材料显然是。随着空隙增多，风险也会加大。空隙直接影响粘附力和粘附值的分布。空隙越多，代表助焊剂/或焊料粘附力存在的不可靠性越大。

结论

点胶是一项为大众知之甚少的技术，通常，用户选择粘合剂前，没有或很少进行测试。即使点胶设备制造商也缺乏关于材料对工艺影响的知识。SMT环氧树脂性能测试有三大类：点胶能力，机械强度和环境稳健性。在每种分类中，都对粘接剂评估测试及典型结果进行了描述。评估结果如

下：

1）在整个应用范围内，应对环氧胶点的直径/体积进行测试。

2）操作前，应选择5000 - 10,000个胶点进行试验来评估某种材料的特性，以便掌握材料不良的特性：如扩散，滑塌，渗出，拖尾等

3）湿强度及固化强度测试可以验证环氧树脂机械固定零件的能力，直至完成焊接。

4）吸湿性测试结果（即水分吸收率）与之后固化环氧胶点空隙的形成息息相关。

通过良好的工程范例和研究，可改进材料性能。今后行业所用的元件越来越小，此类测试也会变得越来越普遍。关于粘合剂的其它领域尚未讨论：如流变，保质期，机器寿命，萃取离子和表面绝缘电阻等。除了点胶泵技术，适当的胶点尺寸和位置也是关键参数。

更多点胶方面的技术和应用问题可与陆探讨：
陆 1381630205
al@acctronics.com

技术文章--评估SMT粘合剂的关键参数

相关产品

常用功能直达