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微电子封装接触式点胶(Contact Dispensing)
viewing count: 73release time: 2025-03-28
微电子封装工业中包含许多的胶体涂覆技术,一般用来完成点的点胶,线的点胶,面(涂覆)的点胶。根据胶粘剂涂覆技术的特征常用的涂覆技术可分为大量式点胶(MassDispensing),接触式点胶(ContactDispensing),非接触式点胶(Non-ContactDispensing),每一类又有衍生出几种方式。
接触式点胶工艺(Contact Dispensing)
接触式分配技术是通过针头在z向运动使粘附在针头端部的液滴与基板接触,依靠液体黏滞性和界面力作用实现液滴向基板的转移。接触式点胶根据其驱动源不同又可分为:气压驱动的时间压力型,电机驱动的螺杆泵式和电动微注射式两种。接触式分配技术可操作液体种类广泛,尤其适合分配膏状、浆料类等中高黏度的液体材料。
(1)时间-压力型接触式分配技术,该技术目前使用最广泛,它是随着SMT的发展最先引入的技术而且被业界广泛接受,使用历史较长。早期时间-压力型液体分配系统基于气压直接驱动原理工作,即压缩空气直接施加在注射筒内液体材料上部,并驱使液体从针头内流出。其主要的优点有:结构及原理简单,使用及维护成本较低;料桶和针头更换方便,通过更换零部件可滴出不同量的胶液;设备清洗和维修方便;系统灵活,可用点涂不同黏度的胶液。
基于气压直接驱动原理的液体分配过程是一个时变参数动态系统,随着分配过程的进行,注射筒内原材料将不断减小,气体体积不断增大,这导致在同样的动作时间和压力下,分配材料体积呈现减小趋势,增大了控制难度,难于点出一致性良好的微小胶点。此外,空气的可压缩性、控阀的响应特性等严重限制了分配精度和工作效率的提高。该种方法多用于分配高黏度材料,当流体黏度降低后,面临脉冲式气压直接击穿液体造成针头虚喷的问题。
为了避免气压直接驱动式的缺点,产品制造商开发了一系列气压活塞操控型液体分配阀,其原理是用恒压空气将液体材料挤压进分配阀内,用另一路脉冲气压控制活塞的往复振动,当活塞抬起时将打开流动通道,液体在压力作用下从针头内流出,当活塞落下时将切断液路,已挤出液体可在基板上形成点、线或图案。和气压直接驱动型相比,该种方法分配效率较高,液滴体积较小,可分配液体黏度范围较大。如EFD公司的隔膜阀式胶头点胶速度可达500点/min;滑阀式胶头在大压力驱动下,能够对粘合剂、银浆的高黏度胶体实现分配;针阀式胶头适用于中低黏度胶体,可点出0.18mm直径的微滴,在微电子制造等需要精密微量分配场合得到重要应用。
时间压力型点胶具有结构简单,操作方便,价格低廉,在普通点胶行业广为应用。目前国内自动化公司都推出自已公司的点胶控制器,而且价格低廉。时间压力型点胶机全球应用最广的是日本武藏时间压力型系列产品,MS-1(基础型用于廉价点胶),ML-5000XⅡ(MS-1基础上增加数显),ME-5000VT(ML-5000XⅡ基础上增加气压,流量反馈功能)。
(2)螺杆泵式点胶:又叫阿基米德螺栓法。螺杆泵式点胶分液技术,它是通过螺杆旋转带动胶液往针嘴处流动,并挤出完成点胶。螺杆泵式点胶在结构上利用伺服电机提供驱动压力,可以在保持一致性的情况下对黏度较高的胶液进行分液。该胶液分配技术是目前发展最快的技术之一,在市场上的份额不断增加,而且在很多应用上正替代时间压力式。
这种点胶方式的优点是:适应范围广,可以用来点涂不同黏度的胶液,该技术驱动力大,适于分配如焊膏、银浆等特高黏度的胶体类材料;胶点受螺杆旋转和针头直径的影响,因而可以通过调节这些参数,产生不同大小的胶点以适应不同的需要;螺杆泵不但可以用来产生一系列均匀的胶点,还可以画线和画出不同轮廓的图案。该技术不但可以用于滴涂贴片胶,也可以应用在诸如围坝、填充、底填料、粘结剂和焊膏涂布等具有高精密要求的大批量工业化生产当中。缺点是:螺杆泵式点胶分配过程对温度变化、胶内气泡敏感,较时间压力法需要更多的清洗,设备投资较大。
在点胶市场上主要有两种类型螺杆泵点胶阀,一种是含定子螺杆泵,另一种是无定子螺杆泵。含定子螺杆泵优点是可以对全黏度胶液进行点胶,点胶体积几乎只受螺杆转动角度控制,可以实现非常高精度点胶作业。由于设备加工精度高,含定子螺杆泵德国Viscotec公司生产的Preflow系列[敏感词]。无定子螺杆泵其结构简单,对中高黏度点胶精度控制高,特别适合焊膏点胶、银浆点胶和高黏度硅胶点胶。最常见的无定子螺杆泵厂家有美国诺信,日本武藏,美国泰康,韩国世宗和国内高凯精密机械等。
(3)活塞式点胶。活塞式点胶基于直线位移原理,是一种正向位移的点胶方式。采用类似活塞-气缸的机构来点胶,通过活塞挤压针管内胶体使其流出,特别适合中、高黏度的胶体。点胶量主要由活塞位移大小决定,对胶体黏度、温度、和压力不敏感,在高速时有很好的一致性,重复性高,特别适合小体积连续点胶。缺点是:设备需要经常清洗,而且清洗流程较复杂;每一点胶系统所滴胶点的尺寸固定,点较量大小不好调节,灵活性稍差;对针管容腔内气体敏感,对密封性要求很高;点胶频率难以提高;胶液中包含较大的微粉时不适用,只适用于滴点,不适合于画线或绘制轮廓图案。目前活塞式点胶阀应用最广的为日本武藏MPP-1型柱塞泵。在LED灯珠荧光粉点胶作业中以打点为主,对精度要求高,而且点胶过程中不能污染荧光粉,国内LED荧光粉点胶大多采用MPP-1柱塞泵或者与其相似的产品。