何謂SMT紅膠制程? 其實其正確名稱應(yīng)該是SMT點膠制程,因為大部分的膠都是紅色的,所以才俗稱紅膠,實際上另外也有黃色的膠,這就跟我們經(jīng)常稱電路板表面的「solder mask」為「綠漆」是一樣的道理。 參考文章最上面的圖片說明,可以發(fā)現(xiàn)電阻及電容這些小零件的下面正中間都有一團紅色的膠狀物體,這個就是紅膠,其最初被設(shè)計出來的目的是為了把零件黏在電路板上,然后讓電路板可以經(jīng)過波焊(wave soldering)爐,讓零件可以沾錫并與電路板上的焊墊接合,又不至于掉落到滾燙的波焊錫爐之中。
當初發(fā)展出這種紅膠制程是因為當時還有很多電子零件無法從原本的插件(DIP)封裝馬上轉(zhuǎn)移到表面貼焊(SMD)的封裝。 想象一下一塊電路板上面有一半DIP零件,另外一半是SMD零件,你該如何安置些零件讓它們都可以被自動焊接到板子上呢? 一般的作法會把所有的DIP與SMD零件都設(shè)計在電路板的同一面,SMD零件用錫膏印刷走回焊爐焊接,而剩下的DIP零件因為所有焊腳都露在電路板的另外一面,所以可以用波焊錫爐制程一次把所有DIP焊腳都焊接起來。
后來有聰明的工程師想到了一個節(jié)省電路板空間的方法,就是想辦法在原本只有DIP零件腳而沒有任何零件的那一面放上零件,可是大多數(shù)的DIP零件因為本體有太多的縫隙,或是零件材料無法承受錫爐的高溫,所以無法放在板子過錫爐的這一面,而一般的SMD零件因為已經(jīng)被設(shè)計成能夠承受Reflow溫度了,既使浸泡在波焊錫爐中一小段時間也不會有問題, 可是印刷錫膏是沒有辦法讓SMD過波焊爐的,因為錫爐的溫度一定比錫膏的熔點溫度來得高,這樣SMD零件就會因為錫膏融化而掉進錫爐槽內(nèi)。
當然,后來又有工程師想到了利用熱固型的膠來黏著SMD零件,這種膠需要加熱來固化,剛好可以使用Reflow爐,這樣就可以解決零件掉落錫槽的問題,紅膠也因此誕生,所以電路板的尺寸又進一步縮小了,上面的圖片可以說明SMD下面點著紅膠過波焊爐與DIP的pin腳共存于電路板的同一面。
之所以采用熱固型的紅膠是為了避免已經(jīng)固化的膠再流經(jīng)波焊爐時重新熔融,這樣就失去了點紅膠的目的了,所以如果你問「紅膠可以像錫膏一樣重復使用嗎? 」答案是否定的。
那是不是所有的SMD零件都可以點紅膠過波焊爐呢? 很不幸的,只有一些雙排腳往外伸的IC零件或是焊墊在兩端的零件(如電阻、電容)可以走波焊制程,一般的連接器或是有縫隙的零件都不可以走波焊制程,因為錫液會污染接觸點或影響零件特性,而且太小的零件(0402以下)就會因為間距太小容易產(chǎn)生錫短路而無法走波焊錫爐。
那紅膠是如何被放置到電路板上的呢? 早期紅膠制程興盛的時候,在SMT線會安裝專門的點膠機(dispenser)來加紅膠,那段時期偶而會有紅膠與錫膏雙制程出現(xiàn),其目的是為了降低波焊時的陰影效應(yīng)。 后來大部分電子零件漸漸改成了SMD封裝后,大部分的點膠機被從SMT線移除,偶有需要紅膠時也可以采用鋼板印刷的方式來達成,只是這么一來就沒有辦法同時印刷錫膏與紅膠了。 不過方法是人想出來的,也有人使用比較厚的鋼板,在原本印刷錫膏的地方挖出防空洞,然后印刷紅膠,只是比較麻煩。
那紅膠除了用來固定零件通過波焊外還可以有什么用途呢?
就因為紅膠具有良好的固定作用,所以有時候會被用來強化零件固定在電路板上的能力輔助,比如說有些零件在摔落的測試中掉落,會有工程師想用紅膠來增強其強度;有些對外的連接器有時候會被客戶抱怨容易被推掉,也會有工程師想用紅膠來補強;更看過有工程師用紅膠點在BGA的四個角落來降低錫裂的不良率;再來,因為現(xiàn)在的電路板已經(jīng)是雙面SMT制程了, 一些比較重的零件如果擺放在第一面,在第二次過回焊爐時會因為重力的關(guān)系掉落,事先點上紅膠就可以避免零件掉落的風險。
不過這些使用紅膠制程大多只能歸為「短期對策」,以生產(chǎn)效率來說,增加一個工序就會多增加一定的工時,也就是增加成本,長期對策還是要用設(shè)計的方法來去除這種點紅膠的措施。
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