在生产制造中应用灵活经济的高速涂敷工艺

上网时间: 2004年07月27日? 作者:Peland Koh? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:screen printing? adhesive?

在电子制造领域,整机制造商和设备装配厂商很多情况下都需要高速涂敷焊料或贴片胶,这些材料价格昂贵,涂敷数量需要精确控制,同时位置定位公差非常严格。有时涂敷需要在不平整、已贴装高密度元件或难以触及的表面上进行,耐用电子产品、传感器、微型位置编码器、隐蔽的保密装置以及嵌入式电子设备都是其中的一些例子。

对大多数精密印胶系统来说,点胶机长期以来占据主导地位,这种设备用途广泛,可以随产品需求变化而重新编程,同时还能伸入很深的凹处,不管少量还是大量都可以涂敷。如在电子线路装配应用中,点胶机可以避开安装在电路板底侧的元件或电路板另一侧通孔元件的突出引脚,另外点胶机还可印刷柱面、球面等非平面或模制壳体的内表面。

成本、用途和产量

但是与丝网印刷的批量挤压印刷技术相比,点胶机又慢又昂贵,而且当装配毋需使用点胶机的产品时,点胶机又无法重新配置以执行不同的功能,这点对于高混合型合约制造商非常重要。事实上,没有企业能够担负昂贵的设备长期闲置所造成的损耗。在生产制造中应用灵活经济的高速涂敷工艺_Peland Koh:面对艰巨的印刷控制挑战,需要采用灵活、经济、高速的材料涂敷工艺_1

与此同时,由于贴片机、丝网印刷机和光学自动检测机(AOI)等设备近年来速度大幅提升,使得点胶机处于很不利的位置,因为它必须逐个完成每个胶点的操作。另外,为了在同一组件上沉积不同高度的胶点,需多种规格的喷嘴来实现,而更换喷嘴亦会减慢生产线的节奏。多头点胶机可以缩短总操作时间,但是由于结构复杂,价格更加高昂。对于许多装配企业来说,点胶过程成为生产流程的瓶颈。

一般用于电子组装的精密丝网印刷工艺,能在一次操作里有效完成数千个胶点,且操作时间与每次需要的胶点数量无关。因此,即使产品设计更改需要增加额外元件,也不会影响现有经过周密安排的均衡生产线。SMT装配业也许是最早将丝网印刷工艺应用于通常由点胶机执行的任务,最初的目的只是为了提高电路板底侧安装元件的贴片胶涂敷产量,随着工艺的发展和全封闭印刷头问世,可印材料范围更为广泛,丝网印刷正在越来越大的范围取代点胶机。

PumpPrinting工艺

在电子装配行业,丝网印刷采用激光切割或电铸金属网板,可以非常有效地印刷焊膏和其它材料。然而市场对精密丝网印刷的要求千变万化,比如要在预先贴装组件或其它有障碍物的表面或有轮廓的表面上印胶和涂敷,此时就需要采用不同的网板和印刷头技术。事实上,这种网板是工艺的关键,而丝网印刷机不需要进行修改,因此不同的用户只需采用一种标准平台,就能享有‘规模经济’带来的效益。而且电子制造商的经验显示,必要时PumpPrinting工艺可以迅速改为标准的丝网印刷,唯一要调整的只是印刷压力和执行速度之类的系统设置。另外购买一台合适的丝网印刷机成本比一台高速点胶机要少许多。

PumpPrint网板以聚丙烯酸酯板为材料加工而成,通常比金属网板或感光乳剂网板厚。对于SMT印胶,厚度一般为3?4mm,特殊应用要求厚度提高至8mm,现有技术都可以做到。在大多数印胶应用中,决定印刷功效的是胶点的高度和体积,而不是它的精确形状。此时,网板穿孔可以是直接钻穿聚丙烯酸酯板材的圆孔,但穿孔形状也可依据应用的需要而加工。

较厚网板一个重要特性是其底面可以制成持定的形状,以避开组件或其它障碍物,例如可以在一个或多个SMD无源元件位置、在回流焊或波峰焊接通孔元件引脚形成的不规则表面、或有可能安装小型插头座的地方应用,有助降低成本,此外还可以刻出更复杂的图形以避开承印物的外壳或屏蔽。为了算出正确的图形,CNC设备可以利用组装CAD的数据作为基础,用这种方式加工聚丙烯酸酯板材的底面,使到网板能在刮刀或转印头往返移动的过程中压紧电路板并形成良好的密封。

应用范例

PumpPrinting已经成为一种有效的SMT应用印胶方案,与费时费力的点胶工艺相比,PumpPrint网板如同一个喷嘴阵列,将贴片胶压印到每个胶点的理想位置上。

PumpPrinting在焊膏印刷中也可发挥重要作用。最新的例子是一家移动电话电池组制造商要将样机制造工艺转为批量生产,该公司开发了一种模制互连技术,通过注塑将电池保护线路直接集成到电池壳内,然后在LCP罩上直接印刷一层0.35μm铜膜,接着印一层镍膜,最后是一层0.15μm金膜,它不需要另加一块PCB,从而减少了最终电池组的重量和空间。随后组装保护线路,保护线路大约由18个表面贴装元件组成,主要是SOIC 8和SOT 23封装,当中包括一个控制器IC、一个双栅场效应管和几个无源组件。组装保护线路的难度就像在火柴盒内贴装元件。

组装保护线路大约需要50个焊点,在样机试制阶段,这个工作由点胶机完成。但是如果要为全球手机市场提供所需每年2,000万件产品,如此缓慢的工艺便绝不可能进行大批量生产。此时可以采用PumpPrinting,只需对已有的工艺参数和已知网板设计规则略加修改。印料采用散装焊膏,而网板穿孔的上沿被锪为锥形,以利于印料的充填。为了避开LCP罩边沿,将网板底面镂空,使网板能够完全盖压在壳体内的印刷电路上。实际情况表明,这是一个适应能力非常强的工艺。

当前的制造商都在寻求增加产量、提高设备利用率、减少资本投资和解决新兴装配挑战的解决方案,在美国,随着电子技术进入汽车市场,汽车子系统装配商越来越多地利用先进的丝网印刷技术,以更方便和低成本途径提供用户所需的尖端功能。自动前灯控制、自动减光镜、雨雾传感器、自动气候控制和其它功能都非常依赖精密的电子控制模块,它们采用双面电路板将尺寸减至最小,或用表面贴装/穿孔混合技术以优化抗冲击和振动性。PumpPrinting可在各种平面和曲面上印刷胶剂和导电材料,这给子系统设计者带来很大的灵活性,在添加尖端部件的同时不会影响驾驶室的空间、汽车的重量、成本及可靠性。

作者:Peland Koh


亚太区总经理


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