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点胶机:底部填充工艺控制

2017-07-03 09:36:39 【东智精密】   来源: xiexuhui     阅读

基板在底部填充之前需要烘烤,倒装晶片基材是硅,无须烘烤。烘烤目的是为了驱除基板/组件内的水汽,防 止在固化过程中受热蒸发进入填料而形成气泡。基板/组件需储存在干燥环境中,仅在底部填充前烘烤。烘烤时 间依赖于组件/基板的构造,阻焊膜内的水汽一般125℃下30 min便可驱除,但内层水汽即使125℃烘烤2h还不能 驱除。焊盘表面处理方式是OSP的基板需要考虑在烘烤过程中氧化的问题。
一般填充材料在一定温度下毛细流动速度较低温下快,所以底部填充材料都需要预热到一定温度,以便其在元 件底部的流动。板上预热温度可以控制在90℃左右,或依照材料的使用说明设置适当的预热温度。胶水一般保存 在-40~-60℃的低温环境中,使用前需要将其从超低温冰箱中取出回温到室内温度。胶量的控制对于合适的边 缘圆角形成非常关键。我们可以设定如图6所示的模型,进行理论胶量的计算,但是更重要的是控制稳定的胶水 流量,形成满意的边缘圆角。

理论胶量计算模型

模型建立:总的胶量可以分割成元件底部和四周圆角两   ·Vt:理论胶量:   ·vs:元件底部胶量:   ·Vf:元件四周圆角胶量:   ·I:元件宽:   ·W:元件长:   ·h:元件厚;   ·s:元件离板间隙:   ·r:边缘圆角在基板上的宽。   ·n:焊球的数量          则

胶量计算公式

填充材料流动速度或填充的时间除了与其特性相关外,还于晶片尺寸大小,离板间隙以及填充材料对元件和基板的润湿力相关。如果晶片尺寸较大而且离板间隙小,则填充完整需要的时间就长。填充材料对元件和基板的润湿力差异太大,也会造成填充时间过长,而且可能会产生气泡。填料在元件底部流动的速度还与点胶的路径有关 系,在填料流动方向上阻碍多,如焊点和阻焊膜窗口等,会造成流动速度慢而且容易产生气泡。如图7、图8和图 9所示。

 

图7 元件面积和流动时间的关系

图7 元件面积和流动时间的关系

离板间隙与填充时间有关系

 图8 离板间隙与填充时间有关系

图9 基板润温度与填充时间的关系 

图9 基板润温度与填充时间的关系

        好的点胶路径的安排可以获得非常好的流动效果,而且能降低填料中的气泡。如10和图11所示,路径1(I型)和 路径2(L型)比较常用,应尽量避免使用路径3(U型),因为这种方框型的路径很容易将元件底部的空气封入填料中。即使选择路径1或2,也需要仔细优化画 线的长短和粗细。当画线太长时,会导致两侧部分流动快,而中间部分流动慢,最后将空气封入填料中。这时推 荐使用较短的粗线,在流动方向上让填料中间部分流动稍快,避免产生气泡。但此时需要考虑倒装晶片四周是否 有足够的点胶空间,可不可以避过靠得很近的其他元件。对于周围没有太多空间的情况,有时可以在同—边同一 位置画多道细线来解决。

图10 画线过长,两侧部分流动快导致空气被封入其中 

图10 画线过长,两侧部分流动快导致空气被封入其中

    图11 较短的画线,中间部分流动快,避免产生气泡

图11 较短的画线,中间部分流动快,避免产生气泡

单路径有利于减少流动过程中卷入的气泡,但是完成填充的时问会长。如果焊盘处在阻焊膜长的窗口中,这时 应避免填料流动的方向与阻焊膜窗口的长度方向平行,因为在这种情况下,在填料流动过程中气泡很容易在阻焊 膜窗口内形成,如图12所示。

图12 填料流动过程中在阻焊膜窗口内形成气泡

图12 填料流动过程中在阻焊膜窗口内形成气泡

填料的固化可以在回流炉或自动控制的烤箱中完成,需要控制加热的温度和时间。不同的底部填充材料需要的 加热温度和时间会不一样,温度比所要求的低或高出10'C会对可靠性产生非常显著的影响。温度太低,填料不 能完全固化;温度太高,则会带来氧化的问题。加热时间的偏差应该控制在所要求加热时间的⒛%以内,假如⒛ mln的圃化时间,16 min会太短,24 min则会太长。对于一些混合装配,产品上可能有一些热敏元件,长时间的 高温加热会对其造成伤害,这时工艺安排上需要考虑先进行底部填充,然后圃化,再装配那些热敏元件。可能一 些基板焊盘是采用OSP的表面处理方式,多次受热会导致焊盘氧化可焊性降低,如果固化之后还有其他SMT工艺, 则会产生相当大的影响,在氮气中完成固化是有效的解决方案

 



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