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自动点胶机在自动环氧粘片中的应用

作者:刘凤华(中电科仪器仪表有限公司,青岛 266555)时间:2021-08-25来源:电子产品世界收藏
编者按:首先介绍了自动点胶机的分类和在自动环氧粘片应用中的选型,然后详细介绍了点胶机的原理,并分析了导电胶性能对点胶效果的影响。

作者简介:刘凤华,(1987—),山东临沂人,工程师,主要从事微波模块自动化组装工艺研究。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202108/427788.htm

0   引言

是集机械、光、电、气为一体的自动化点胶设备,广泛应用于LCD、CCD、SMT、BGA、LED 和微组装领域。目前的高端产品主要是国外品牌,国内品牌受限于点胶阀的设计制造工艺,主要应用于一些低端制造领域。最早研制自动化点胶机的美国诺信公司依然是该领域的领导者,Spectrum II 系列产品畅销;日本武藏和德国Marco 产品质量性能优异;美国PVA 公司在自动涂覆机领域技术领先;瑞典Mycronic 公司在锡膏设备点胶上一家独大[1]。本文主要以诺信螺旋杆式机型为例介绍在复杂微波模块组装中的应用。

1   点胶机的分类

常用自动点胶机根据点胶方式和点胶阀的不同可按照表1 所示进行划分。目前中常用的点胶方式是螺旋杆式。螺旋杆式优点是精度较高,对各类导电胶都比较适用,点胶通用性强;缺点是需要高精度的点胶高度定位,点胶速度慢,螺旋杆组件难清洗。

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2   点胶机的选型

过程中可以单独采用点胶、贴片一体的机;也可以采用在前端放置自动点胶机,后端放置自动环氧粘片机,点胶、贴片同步流水的生产模式。对于简单平面类产品建议选择带分轴点胶功能的自动环氧粘片机,以提高效率和减少过程周转。对于复杂腔槽类微波模块,建议不用自动环氧粘片机自身的点胶功能,而是选用自动点胶机单独点胶的模式。此种生产模式的优点是便于监控和及时调整点胶状态,防止出现点胶不良品影响最终的产品粘贴。选择点胶机时要进行自动点胶机和自动粘片机的效率匹配,通过调整设备数量配比,实现设备效率的最大化利用。另外,并不是所有的自动环氧粘片机都适合搭配自动点胶机使用,要提前进行选型调研。MRSI和Palomar 自动环氧粘片机主要是点胶、贴片共轴;Datacon 自动环氧粘片机一个点胶分轴、一个点胶、贴片共轴;ASM 自动环氧粘片机则是两个点胶分轴,一个贴片分轴,而且必须点胶、贴片一体,不能单独拆分点胶、贴片功能。

3   点胶机的原理

3.1 点胶高度测量

接触式点胶机对点胶高度的定位要求极高,点胶高度的测量一般选用激光位移传感器,其相比机械测高的优势是速度快,缺点是应对深腔窄槽产品时会出现光学遮挡问题。激光测高原理如图1 所示。

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图1 斜射式激光位移传感器原理

先对相机的镜头高度和测高器的镜头高度进行校准,保证相机成像清晰度高度满足测高器的量程范围,然后以中心点高度为基准,位移高度h,相应接收端的光点位移hʹ,根据相似三角形的比例关系,计算得出:

H=ahʹsinθ3cosθ1b sin(θ1+θ2)-hʹ sin(θ1+θ2+θ3) (1)

从而计算出被测面的距离。式中θ1 为发射光与被测面法线的夹角,θ2 为反射光与被测面法线的夹角,θ3为接收光与光点探测器的夹角,a 为激光反射点与接收透镜前主面的距离,b 为接收透镜后主面到成像面中心点的距离[2]在实际设置测高点时要分清发射端和接收端的相对位置,根据激光测高器的类型灵活运用,特别是深腔窄槽产品中,更应该合理规避光学遮挡引起的测高不准确的问题。

3.2 点胶坐标定位

点胶X/Y 位置的定位是采用光学识别产品特征点,通过识别点的校对建立新的局部点胶坐标系,原理如图2 所示。

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图2 点胶定位原理

识别点对局部坐标系进行判定和修正,所以初始编程的产品摆放一定要水平,识别点也选择最清晰无干扰的模型位置。确定X/Y 坐标系后,再根据测量的点胶高度确定最终的X/Y/Z 三维坐标系,通过光栅尺的闭环反馈控制实现精确点胶。另外,为保证点胶精度的稳定性,点胶针头需选择不锈钢材质进行一体加工,材质太软或者针管太细都不利于过程中点胶精度的保持。

3.3 点胶参数控制

点胶的主要影响参数如表2 所示。

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各种控制参数间存在相互影响,参数设定时需综合考虑,不能走极端。先根据胶体的特性确定合适的吸附真空和出胶速度,然后校胶确认提前开阀时间、提前关阀距离和点胶完成后的保持时间,最后根据胶量需求调节气压压力。使用过程中胶体总量的减少和随时间出现的特性变化会导致点胶效果出现恶化,需要及时检查、调整各项点胶参数,保证最终点胶效果的稳定性。

4   胶体性能对点胶的影响

除点胶机本身性能外,胶体的性能也同样影响最终的点胶效果。因为点胶机用胶筒储胶、点胶,胶体容易受重力影响出现分离现象,所以要求胶体应该混合均匀,且能长时间保持状态稳定。从指标上看应该是静态黏度相对大,利于保持状态;动态黏度相对小,利于点胶;整体保持一个合理的触变[3]。胶状态均匀稳定,可以通过调节点胶机参数适应黏度的波动。如果胶的状态不均匀稳定,容易快速出现银粉和环氧树脂的分离、沉淀现象,则会导致生产的异常波动,影响产品质量和生产效率,胶的浪费也会变得很严重。同种导电胶不同批次,存在的状态、性能差异如图3 和图4 所示。另外,胶体最好采用真空搅拌机类设备进行自动搅拌、脱泡,人工搅胶很难满足点胶机的使用要求。

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图3 同种胶不同批次搅拌前的状态差异

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图4 同种胶不同批次搅拌后的状态差异

5   结束语

自动点胶机在复杂微波模块微组装中的应用较广泛,单独点胶后既可以自动粘片也可以手工粘片,给用户提供了多种选择,不再拘泥于自动环氧粘片机单一固定的工作模式。自动点胶机的点胶效果也非常出色,远胜于人工涂胶和丝网印刷。随着高频化、小型化的发展趋势,接触式点胶将会越来越难以满足市场需求;而非接触喷射式点胶不仅克服了空间局限性,也不需要精准的点胶高度定位,点胶精度、点胶速度、最小点胶直径和点胶一致性等方面非常有优势,未来也将会占有更多的市场份额。

参考文献:

[1] 赵航宇.全自动在线点胶机的研制[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2018.

[2] 刘凤华.自动环氧粘片的常见问题与处理[J].电子工业专用设备,2020.

[3] 刘哲.现代电子装联工艺学[M].北京:电子工业出版社,2016.

(本文来源于《电子产品世界》杂志2021年8月期)



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