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  • 展會新聞

    ◆ 點膠技術的分類

    這些年來,隨著電子封裝和各個產業的迅速發展,使得這些行業對粘合劑以及合成樹脂的產品的需求不斷的加大,從而促進了定量點膠機技術的快速發展,定量點膠技術應用范圍十分的廣泛,如半導體封裝工業、集成電路產業、SMT/PCB裝配再到一般性的工業焊接、密封、注涂。

    定量點膠技術也從早起簡單得設計、單一的功能、沒有光學識別系統、而且還是單膠頭的點膠設備逐步發展到現在的結構復雜、多功能、多膠頭、具有獨特點膠嘴的點膠系統。很大程度上方便了客戶的應用!

    對于定量點膠技術,必須通過程序控制和機械控制來提高點膠的定量精度,從而實現整個過程的膠體流速和點膠效果的一致性。從而保證整個點膠過程膠體流速和點膠效果一致!

    點膠技術的分類

    根據膠液是否與執行部件接觸,可分為接觸式點膠和非接觸式點膠。時間/壓力型點膠和活塞計量泵式點膠等都是膠液直接與執行器接觸,因此屬于接觸式點膠;蠕動泵型點膠,膠液只在軟管中流動,沒有直接和執行部件(蠕動泵)接觸,因此屬于非接觸式點膠。

    1.1  時間/壓力型點膠技術

    時間/壓力型點膠(Time-pressureDispensing)通過調節壓縮空氣的壓強與作用時間來控制點膠量,因此氣壓大小和點膠時間的長短直接影響點出的膠體體積。這種點膠技術設備簡單,只需采用脈動的空氣壓力和針管就能實現點膠,如圖1所示。它適用于中等粘度的膠體,成本低,操作、維護方便。在半導體封裝設備中,70%以上的點膠機采用這種技術[3]。

    但是,它也存在不足之處。在點膠過程中,壓縮空氣反復壓縮膠體,會使其產生熱量,從而影響膠體的粘度;隨著針筒內剩余的膠體越來越少,針筒內氣體的體積越來越大,將這些氣體壓縮到一定壓強就需要更多的時間。在高速點膠時,對這些因素的控制更是困難。

    1.2  活塞計量泵式點膠技術

    活塞計量泵式點膠(Piston Pump)用類似于活塞-氣缸的機構實現點膠,如圖2所示。先將膠體引入到一個開口的缸體中,由馬達驅動的活塞將缸體密閉并產生運動,直到將缸體中的膠體全部從點膠頭擠出。實際上,這種方法控制的是缸體內的流體體積而非流體壓力,避免了膠體特性變化的影響[4]。

    不管膠體的粘度如何變化,采用這種技術點出的膠量能夠始終保持不變,出膠量一致性較好。其缺點在于利用機械運動點膠速度不會很快;點膠量大小不好調節;需要專門設計的點膠頭,維護性較差。

    1.3  非接觸式蠕動泵型點膠技術

    非接觸式蠕動泵點膠(Peristaltic Pump Dispensing)的機械原理是通過對泵管的交替擠壓和釋放來泵送流體,如圖3所示。多數蠕動泵分為泵頭、泵管以及驅動器3個組件。工作中,當轉子相繼碾過柔軟的泵管,在2個轉子之間會形成泵室,其大小取決于泵管的內徑和轉子的幾何特征。

    由于只有泵管是液體流過的部件,所以對泵的維護和清潔簡單。可泵送液體、氣體以及粘性流體,運行效益高,無污染。但是它也有一定的局限性。由于蠕動泵使用了柔性泵管,故其能承受的壓力有限。

    隨著管內壓力的增加,泵管向外鼓脹,緊壓轉子而造成磨損,泵管在較高壓力下可能會產生爆裂。蠕動泵的流量也比較低。另外,在有些需要小流量、要求小脈沖的場合,可以通過增加轉子的數量以實現快速、連續地泵送,可以非常理想地降低泵送過程的脈沖。

    智能時間/壓力型點膠技術研究進展

    由于時間/壓力型點膠便于維護,耗材普遍,因此,得到廣泛的應用。然而,這種靠壓縮空氣迫使針筒內的液體從針尖流出的點膠設備,雖然對空氣壓力及其作用時間的控制有非常好的效果,但是因其影響點膠一致性的主要因素比較多,造成設備對膠體粘度和針筒內膠體剩余量的控制十分困難,國內外各大專業點膠機生產商都在進行這方面的研究。

    目前,天津大學聯合天波公司開發一種基于微機控制,以實現對膠體粘度和對針筒內膠體的剩余量控制的精密點膠裝置。首先,該點膠裝置引入了電氣比例閥,實現精密調壓和連續點膠控制,在不停止點膠的情況下實現壓力的變化。其次,實現了數據信息的掉電保存,具有開機可重復調用的功能。

    安裝加熱器來升高膠體溫度是穩定膠體粘度的一種方法。提高膠體溫度能最大限度地降低脈沖所引起的溫度變化,有助于穩定膠體的一致性。另外,它還能降低膠體的粘度。較低粘度的膠體產生的拖尾和拉絲現象比高粘度膠體要少。

    在點膠過程中,隨著針筒內剩余的膠體越來越少,針筒內氣體的體積會越來越大。當針筒變空時,壓縮針筒內的氣體也需要更多的時間。由于增壓時間的不同,當針筒變空時,會引起點膠量的重大變化。

    因此,隨著針筒內氣體體積的增加,可適當地延長加壓時間,以補償對點膠所產生的影響。另外,也可通過真空回吸方法來進行點膠補償。采用這種方法,能夠在活塞和料液之間形成一段真空段,壓縮針筒內的氣體僅需很少的時間。這種真空回吸方法是目前點膠機行業中普遍采用的補償方法。

    展望

    可以預見,將來的半導體封裝工業仍會采用定量點膠這一技術,而且會有進一步擴大的趨勢,因此對點膠技術及點膠裝置的研究也必將會持續下去。隨著21世紀納米電子時代的到來,電子封裝技術必將面臨更加嚴峻的挑戰,也孕育著更大的發展。


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