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微電子封裝接觸式點膠(Contact Dispensing)

viewing count: 198release time: 2025-03-28


微電子封裝工業(yè)中包含許多的膠體涂覆技術(shù),一般用來完成點的點膠,線的點膠,面(涂覆)的點膠。根據(jù)膠粘劑涂覆技術(shù)的特征常用的涂覆技術(shù)可分為大量式點膠(MassDispensing),接觸式點膠(ContactDispensing),非接觸式點膠(Non-ContactDispensing),每一類又有衍生出幾種方式。

接觸式點膠工藝(Contact Dispensing)

接觸式分配技術(shù)是通過針頭在z向運動使粘附在針頭端部的液滴與基板接觸,依靠液體黏滯性和界面力作用實現(xiàn)液滴向基板的轉(zhuǎn)移。接觸式點膠根據(jù)其驅(qū)動源不同又可分為:氣壓驅(qū)動的時間壓力型,電機驅(qū)動的螺桿泵式和電動微注射式兩種。接觸式分配技術(shù)可操作液體種類廣泛,尤其適合分配膏狀、漿料類等中高黏度的液體材料。


(1)時間-壓力型接觸式分配技術(shù),該技術(shù)目前使用最廣泛,它是隨著SMT的發(fā)展最先引入的技術(shù)而且被業(yè)界廣泛接受,使用歷史較長。早期時間-壓力型液體分配系統(tǒng)基于氣壓直接驅(qū)動原理工作,即壓縮空氣直接施加在注射筒內(nèi)液體材料上部,并驅(qū)使液體從針頭內(nèi)流出。其主要的優(yōu)點有:結(jié)構(gòu)及原理簡單,使用及維護成本較低;料桶和針頭更換方便,通過更換零部件可滴出不同量的膠液;設(shè)備清洗和維修方便;系統(tǒng)靈活,可用點涂不同黏度的膠液。

基于氣壓直接驅(qū)動原理的液體分配過程是一個時變參數(shù)動態(tài)系統(tǒng),隨著分配過程的進行,注射筒內(nèi)原材料將不斷減小,氣體體積不斷增大,這導(dǎo)致在同樣的動作時間和壓力下,分配材料體積呈現(xiàn)減小趨勢,增大了控制難度,難于點出一致性良好的微小膠點。此外,空氣的可壓縮性、控閥的響應(yīng)特性等嚴(yán)重限制了分配精度和工作效率的提高。該種方法多用于分配高黏度材料,當(dāng)流體黏度降低后,面臨脈沖式氣壓直接擊穿液體造成針頭虛噴的問題。

為了避免氣壓直接驅(qū)動式的缺點,產(chǎn)品制造商開發(fā)了一系列氣壓活塞操控型液體分配閥,其原理是用恒壓空氣將液體材料擠壓進分配閥內(nèi),用另一路脈沖氣壓控制活塞的往復(fù)振動,當(dāng)活塞抬起時將打開流動通道,液體在壓力作用下從針頭內(nèi)流出,當(dāng)活塞落下時將切斷液路,已擠出液體可在基板上形成點、線或圖案。和氣壓直接驅(qū)動型相比,該種方法分配效率較高,液滴體積較小,可分配液體黏度范圍較大。如EFD公司的隔膜閥式膠頭點膠速度可達500點/min;滑閥式膠頭在大壓力驅(qū)動下,能夠?qū)φ澈蟿y漿的高黏度膠體實現(xiàn)分配;針閥式膠頭適用于中低黏度膠體,可點出0.18mm直徑的微滴,在微電子制造等需要精密微量分配場合得到重要應(yīng)用。

時間壓力型點膠具有結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,價格低廉,在普通點膠行業(yè)廣為應(yīng)用。目前國內(nèi)自動化公司都推出自已公司的點膠控制器,而且價格低廉。時間壓力型點膠機全球應(yīng)用最廣的是日本武藏時間壓力型系列產(chǎn)品,MS-1(基礎(chǔ)型用于廉價點膠),ML-5000XⅡ(MS-1基礎(chǔ)上增加數(shù)顯),ME-5000VT(ML-5000XⅡ基礎(chǔ)上增加氣壓,流量反饋功能)。


(2)螺桿泵式點膠:又叫阿基米德螺栓法。螺桿泵式點膠分液技術(shù),它是通過螺桿旋轉(zhuǎn)帶動膠液往針嘴處流動,并擠出完成點膠。螺桿泵式點膠在結(jié)構(gòu)上利用伺服電機提供驅(qū)動壓力,可以在保持一致性的情況下對黏度較高的膠液進行分液。該膠液分配技術(shù)是目前發(fā)展最快的技術(shù)之一,在市場上的份額不斷增加,而且在很多應(yīng)用上正替代時間壓力式。

這種點膠方式的優(yōu)點是:適應(yīng)范圍廣,可以用來點涂不同黏度的膠液,該技術(shù)驅(qū)動力大,適于分配如焊膏、銀漿等特高黏度的膠體類材料;膠點受螺桿旋轉(zhuǎn)和針頭直徑的影響,因而可以通過調(diào)節(jié)這些參數(shù),產(chǎn)生不同大小的膠點以適應(yīng)不同的需要;螺桿泵不但可以用來產(chǎn)生一系列均勻的膠點,還可以畫線和畫出不同輪廓的圖案。該技術(shù)不但可以用于滴涂貼片膠,也可以應(yīng)用在諸如圍壩、填充、底填料、粘結(jié)劑和焊膏涂布等具有高精密要求的大批量工業(yè)化生產(chǎn)當(dāng)中。缺點是:螺桿泵式點膠分配過程對溫度變化、膠內(nèi)氣泡敏感,較時間壓力法需要更多的清洗,設(shè)備投資較大。

在點膠市場上主要有兩種類型螺桿泵點膠閥,一種是含定子螺桿泵,另一種是無定子螺桿泵。含定子螺桿泵優(yōu)點是可以對全黏度膠液進行點膠,點膠體積幾乎只受螺桿轉(zhuǎn)動角度控制,可以實現(xiàn)非常高精度點膠作業(yè)。由于設(shè)備加工精度高,含定子螺桿泵德國Viscotec公司生產(chǎn)的Preflow系列[敏感詞]。無定子螺桿泵其結(jié)構(gòu)簡單,對中高黏度點膠精度控制高,特別適合焊膏點膠、銀漿點膠和高黏度硅膠點膠。最常見的無定子螺桿泵廠家有美國諾信,日本武藏,美國泰康,韓國世宗和國內(nèi)高凱精密機械等。


(3)活塞式點膠。活塞式點膠基于直線位移原理,是一種正向位移的點膠方式。采用類似活塞-氣缸的機構(gòu)來點膠,通過活塞擠壓針管內(nèi)膠體使其流出,特別適合中、高黏度的膠體。點膠量主要由活塞位移大小決定,對膠體黏度、溫度、和壓力不敏感,在高速時有很好的一致性,重復(fù)性高,特別適合小體積連續(xù)點膠。缺點是:設(shè)備需要經(jīng)常清洗,而且清洗流程較復(fù)雜;每一點膠系統(tǒng)所滴膠點的尺寸固定,點較量大小不好調(diào)節(jié),靈活性稍差;對針管容腔內(nèi)氣體敏感,對密封性要求很高;點膠頻率難以提高;膠液中包含較大的微粉時不適用,只適用于滴點,不適合于畫線或繪制輪廓圖案。目前活塞式點膠閥應(yīng)用最廣的為日本武藏MPP-1型柱塞泵。在LED燈珠熒光粉點膠作業(yè)中以打點為主,對精度要求高,而且點膠過程中不能污染熒光粉,國內(nèi)LED熒光粉點膠大多采用MPP-1柱塞泵或者與其相似的產(chǎn)品。

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