Montaż w elektronice_cz.15_Techniki nakładania klejów.ppt
Plan wykładu
Wprowadzenie Elementy elektroniczne w obudowach SO, CC i QFP Elementy elektroniczne w obudowach BGA i CSP Montaż Montaż drutowy i flipflip-chip struktur nie obudowanych Tworzywa sztuczne i lepkospręż ystość ść lepkosprężysto Elementy elektroniczne bierne i optoelektroniczne Płytki obwodó obwodów drukowanych Podł czeń ń Podłoża o duż dużej gę gęstoś stości połą połącze Techniki lutowania Podstawy lutowania, luty i topniki Pasty lutownicze Lutowanie bezoł bezołowiowe Mycie po lutowaniu, lutowanie „nono-clean” clean” Mechanizm klejenia, kleje Techniki nakł nakładania klejó klejów Techniki montaż montażu powierzchniowego Wady lutowania, ocena jakoś jakości lutowania, zasady projektowania POD Podsumowanie
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
Każ Każda z stosowanych technik nanoszenia kleju – dozowanie, kroplowa i druk szablonowy – ma swoje mocne i sł słabe strony. Producenci muszą muszą dbać dbać o wysoką wysoką jakość jakość POD przy jednocześ jednocześnie moż możliwie duż dużej wydajnoś wydajności i elastycznoś elastyczności produkcji. Obecnie stosowana szybkość szybkość ukł układania elementó elementów się sięga 70 000 elementó elementów na godzinę godzinę. Powszechnie dotychczas stosowana technika dozowania kleju musi wię więc nadąż yć za rozwojem automató nadąży automatów do ukł układania elementó elementów. Ta metoda jest doskodoskonał nała pod wzglę względem moż możliwoś liwości kontroli obję objętoś tości dozowanej pasty i dokł dokładnoś adności dozowania, natomiast jest zdecydowanie zbyt wolna (maksymalnie 40 000 porcji kleju na godzinę godzinę). Metoda kroplowa jest wystarczają wystarczająco wydajna, lecz jest kosztowna (skomplikowane oprzyrzą oprzyrządowanie, dł długi czas wymiany oprzyrzą oprzyrządowania, kosztowna modyfikacja POD). Druk szablonowy jest w tej sytuacji najlepszą najlepszą metodą metodą nanoszenia kleju – jest szybszybszy niż niż dozowanie i bardziej elastyczny niż niż metoda kroplowa. Zaró Zarówno producenci klejó klejów jak i producenci szablonó szablonów szybko dostosowują dostosowują swoje produkty do wymawymagań gań nowoczesnej technologii montaż montażu powierzchniowego.
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
1
Montaż w elektronice_cz.15_Techniki nakładania klejów.ppt
Dozowanie kleju (1)
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
Dozowanie kleju (2)
Varidot (Loctite) Loctite)
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
2
Montaż w elektronice_cz.15_Techniki nakładania klejów.ppt
Druk szablonowy kleju (1) Technika drukowania kleju ró różni się się od techniki drukowania pasty lutowniczej. Wysokość Wysokość porcji kleju moż może być być znacznie mniejsza lub wię większa od gruboś grubości szablonu.
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
Druk szablonowy kleju (2) Laserowy pomiar porcji kleju
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
3
Montaż w elektronice_cz.15_Techniki nakładania klejów.ppt
Druk szablonowy kleju (3) Poprawność Poprawność druku szablonowego kleju zależ zależy od: dostosowania kleju do tej techniki nanoszenia, prawidł prawidłowej konstrukcji szablonu, moż możliwoś liwości kontrolowanego rozdzielania szablonu i POD po zakoń zakończeniu druku. Własnoś asności klejó klejów przeznaczonych do druku szablonowego: odporność odporność na dł długotrwał ugotrwałe pozostapozostawanie w wilgotnej atmosferze otootoczenia (w drukarce przez 3 – 5 dni); Lepkość Lepkość,, granica pł płynię ynięcia, wskaź wskaźnik tiksotropowy i kleistość kleistość kleju są są wzajemnie zależ zależne; klej o duż dużej lepkoś lepkości ma wyż wyższą szą granicę granicę płynię nięcia i wię większą kszą kleistość kleistość a porcje kleju mają mają wię większy wspó współczynnik kształ kształtu; tu;
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
Druk szablonowy kleju (4) kleje przeznaczone do druku szablonowego są są klejami tiksotropowymi (plastyczplastycznymi!); nymi!); granica pł enia stycznego, powyż płynię ynięcia - minimalna wartość wartość napręż naprężenia powyżej któ której nastę następuje pł płynię ynięcie kleju; jeż jeżeli granica pł płynię ynięcia jest mał mała (150 – 200Pa), wspó współczynnik kształ kształtu porcji kleju jest mał mały; jeż jeżeli granica pł płynię ynięcia jest duż duża (200 – 500Pa), to wspó współczynnik kształ kształtu jest duż duży, gł głównie wskutek tworzą tworzącego się się wówczas stoż stożkowego zakoń zakończenia porcji kleju; granica pł płynię ynięcia powinna być być wystarczają wystarczająca do zapobież zapobieżenia nadmiernej rozpł rozpływnoś ywności kleju;
kleistość kleistość kleju powinna być być wystarczają wystarczająca do zapobież zapobieżenia przesuwaniu się się ułożonych elementó elementów; Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
4
Montaż w elektronice_cz.15_Techniki nakładania klejów.ppt
Druk szablonowy kleju (5) Wybó Wybór kleju zależ zależy takż także od rodzaju elementó elementów na POD. Elementy bierne nie wywymagają magają wysokich porcji kleju w przeciwień przeciwieństwie do elementó elementów czynnych. W tym drugim przypadku potrzebny jest klej o wię większej lepkoś lepkości.
Kleje takie nadrukowuje się się stosunkowo powoli (czas na wypeł wypełnienie otworu) z prę prędkoś dkością cią rakla 15 – 50mm/s. 50mm/s. Do klejenia elementó elementów biernych lepiej nadają nadają się się kleje o mniejszej lepkoś lepkości. Kleje te mogą mogą być być drukowane przy wię większych prę prędkoś dkościach rakla (100 (100 – 200mm/s). 200mm/s). Wię Większe jest jednak niebezpieczeń niebezpieczeństwo przesunię przesunięcia lub skrę skręcenia uł ułożonego eleelementu, mentu, zwł zwłaszcza w automatach ukł układają adających typu „chip shooter” shooter”.
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
Druk szablonowy kleju (6) Materiał Materiał szablonu moż może być być czynnikiem krytycznym, decydują decydującym o jakoś jakości nadrunadruku kleju. Istnieje duż duża ró różnica pomię pomiędzy dynamiką dynamiką druku przy uż użyciu szablonu memetalowego i z tworzywa sztucznego. sztucznego. Uważ Uważa się się, że te ostatnie szablony lepiej przyleprzylegają gają do podł podłoża, co minimalizuminimalizuje ilość ilość kleju „wślizgują lizgującego” cego” się się pod szablon. To zaś zaś eliminueliminuje lub ogranicza konieczność konieczność czę częstego wycierania szablonu. Gię Giętkość tkość szablonu ułatwia taktakże oddzielanie się się kleju podczas odskoku (snap (snap--off) off) szablonu od podł podłoża. Szablony te są są zalecazalecane gdy trzeba drukować drukować otwory o bardzo ró różnych wysokoś wysokościach. Wady: Wady: otwory są są wiercone, a wię więc tylko otwory okrą okrągłe; tworzywo jest mię miękkie – łatwo je uszkodzić uszkodzić stosują stosując rakiel memetalowy. Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
5
Montaż w elektronice_cz.15_Techniki nakładania klejów.ppt
Druk szablonowy kleju (7) Projekt szablonu – otwory jak na rysunku. Wymiary otworó otworów a grubość grubość szablonu: szablonu: Grubość Grubość szablonu nie ma znaczenia w przyprzypadku mał małych otworó otworów (otwó (otwór 0,55mm w szablonie o gruboś grubości 0,25mm pozwala uzyskać uzyskać porcję porcję kleju o wysokoś wysokości 0,15mm; wzrost groboś grobości szablonu do 0,3mm a nawet 0,5mm nie spowoduje wzrostu wysokoś wysokości porporcji kleju). Grubość Grubość szablonu powinna być być w przybliż danej wysokoś przybliżeniu ró równa pożą pożądanej wysokości porcji kleju o najwię największej średnicy.
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
Druk szablonowy kleju (8) Wysokość Wysokość porcji kleju powinna być być okoł około 1,5 – 2 razy wię większa niż niż odstę odstęp pomię pomiędzy elementem a POD. Grubość Grubość szablonu powinna co najmniej wynosić wynosić dla elementó elementów biernych 0,15 – 0,2mm, a dla SOIC 0,25 – 0,3mm. Zbyt gruby szablon stwarza proproblemy z powtarzalnoś powtarzalnością cią nadruku oraz z myciem. Rakiel – mniej krytyczny niż niż w przypadku druku pasty lutowniczej, gdzie chodzi o ró równą wną powierzchnię powierzchnię nadruku. Zazwyczaj stosuje się się rakiel poliuretanowy, któ który dzię dzięki swej elastycznoś elastyczności „wpycha” wpycha” klej do otworu. Metalowe rakle powodują powodują szybszybsze zuż zużycie szablonu. Drukarka – konieczne proprogramowane ustalanie odstę odstępu szablon – podł podłoże oraz dynamiki „odskoku” odskoku” szabloszablonu. W przypadku klejó klejów o duż dużej lepkoś lepkości odstę odstęp szabszablon – podł podłoże powinien wywynosić nosić 0,75 – 2,0mm (mał (małe prawdopodobień prawdopodobieństwo twotworzenia się się pęcherzy). Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
6
Montaż w elektronice_cz.15_Techniki nakładania klejów.ppt
Druk szablonowy kleju (9) W przypadku klejó klejów o mał małej lepkoś lepkości zaleca się się peł pełne przyleganie szablonu do podł podłoża. Prę ), 15mm/s (duż ). Prędkość dkość rakla: rakla: ~200mm/s (mał (mała lepkość lepkość), (duża lepkość lepkość). Nacisk rakla: rakla: kleje o duż dużej lepkoś lepkości wymagają wymagają wię większego nacisku rakla. Wię Większy nacisk jest też też potrzebny przy wię większych prę prędkoś dkościach rakla. Minimalny nacisk – pozostawienie czystej powierzchni szablonu po przejś przejściu rakla. W przypadku rakla poliuretanowego zaleca się się nacisk o 5 – 10% wię większy od wymaganego nacisku minimalnego (lepsze wypeł wypełnianie otworó otworów). W przypadku rakla metalowego nacisk powinien być być wię większy o 10 - 20%. Oddzielanie szablonu od podł podłoża – eksperymentalnie ustalić ustalić prę prędkość dkość i odległ odległość (niebezpieczeń (niebezpieczeństwo cią ciągnię gnięcia się się nitek kleju). Czas uż użytkowania – w przeciwień przeciwieństwie do past lutowniczych klej moż może być być pozopozostawiony na szablonie przez kilka dni. Szablon nie musi być być myty zbyt czę często (zwy (zwy-kle co 2 – 3 dni). Przy wymianie szablonu trzeba go natychmiast wymyć wymyć. Wycieranie szablonu od spodu nie jest konieczne (zwł (zwłaszcza szablonó szablonów z tworzyw sztucznych), gdy drukuje się się klej. Jeż Jeżeli jednak zauważ zauważy się się tworzenie się się „halo” halo” szablon trzeba wytrzeć wytrzeć. Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
Druk szablonowy kleju (10)
Wydział Wydział Elektroniki Mikrosystemó Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocł Wrocławska ul. Grabiszyń Grabiszyńska 97, 5353-439 Wrocł Wrocław
7
