微量分配新技术|2017-10-19 |装配杂志

消费电子产品、医疗设备甚至汽车零部件的持续小型化给制造业，特别是电子组装带来了挑战。例如，表面贴装技术是组装各种电子设备的主要工艺。使用密集的多层电路和混合技术板制造更小、更复杂的组件的需求，以及表面贴装组件尺寸和类型的不断扩大和混合，给表面贴装工艺工程师带来了挑战。

表面安装组装的关键是需要在微小的微电子和其他微小部件上沉积非常小和精确数量的液体，如粘合剂和硅，以保持这些表面安装的设备在焊接过程之前和期间到位。这些流体还在整个装配寿命中提供了机械强度、导热性、介电强度和化学惰性的额外好处。

必须在剂量和放置方面可靠且准确地分配微小的粘合剂和硅氧烷。这些流体的精确定位和数量对于产品的组装，功能，质量，外观和可行性至关重要。

这种沉积微小体积的液体介质介质的技术不分离为表面安装组件，但是在各种行业中跨越多个组装应用。油脂，润滑脂，漆和众多培养基可能需要微量分配。用于密封智能电视和触摸屏计算机的夹层玻璃复合材料的微量分配是必需的，触摸屏计算机显示器，在LED组件中分配有机硅磷光体，固定紧凑型数码相机的部件，使得敏感流体的微小沉积物用于组装生物医学测定和实验室 -一种芯片材料，并为车辆轴承，传动和发动机部件组装提供润滑。

为了支持对更高产量的需求，微点胶技术已被开发用于自动化内联装配系统和独立生产单元。微分配技术在极短的周期时间内将离散的、高度精确的流体微粒送到基片上，速率高达每秒1000次，具有可靠的重复性。

不仅仅是一个小点

一个被分配的微细点不应该被认为是一个单独的点，独立于下一个。这种情况很少发生。在大多数应用中，一系列的小额存款都是点对点的。这些点经常缝合在一起，无缝地混合成连续的线或图案。任何形状或固体可以创建一个基板上的点与微分配拼接。多个微粒也可以堆叠起来形成更大的微粒。

微点直径为300至400微米，大致厚度为5至6人毛发。在这些参数中，现实世界应用通常需要许多不同的尺寸点直径以适应填充基板的不同尺寸分量。较大的部件，例如表面安装组件的组件可能需要在单个放置部位处分配多个点。

考虑到这些要求，更先进的微分配技术可以提供微点尺寸、高度和形状小于项目规格1%的沉积公差。

微量分配的参数

评估微分配中的技术选择，了解它们如何工作以及它们的最强和最弱属性，对于确定将这种新技术应用于生产环境的好处至关重要。关键是选择最符合特定生产工艺要求的微点胶方法。

首先，必须检查几个关键领域，然后才能实际评估微配药方法。这些是基质，流体性质和微分配的要求。

基材的物理特性 - 将施加流体的材料 - 强烈影响微量分配技术的选择。点沉积和通量速率的循环时间通过基材的表面形貌在某种程度上受到调节。

将流体分配到难以接近的区域，不均匀或不规则形状的表面或精细基板是必须仔细评估的关键因素。在这些区域中的需要递并将确定微点胶系统需要横跨横向表面需要多少。

随着微型化的发展，基材变得越来越拥挤和不均匀。用于电子晶圆、薄膜电子和印刷电路板组装的基片就是这样。

可以是微量分配的各种流体和流体粘度，其具有相当大的范围的环氧树脂，粘合剂，硅氧烷，润滑脂，油，助焊剂，漆，焊膏，弱酸，酯和弱碱。

无论如何，要分配的液体必须很容易地流过分配头。粘度是流体流动的阻力，是用来确定流体是否可有可无的主要流变特性之一。

了解流体的触变性质对于成功的微量分配也是至关重要的。当施加施加的应力时，触变性是流体变得更少粘粘性的趋势 - 并且当除去应力时返回其原始粘度。为什么这重要？一旦流体到达基板，它必须具有重构和恢复的能力，以使其免于将其涂布和污染基板上的其他组分。

对于微分配，必须考虑的其他流变特性包括材料的密度和重量，是否有研磨填料，是否安全分配或可燃。液体的性质也可以通过配药过程本身进行修改。例如，加热点胶系统内的空气可以改变流体的粘度，也可以改变流体的压力和线速。流体的储存方式也会影响流变性。是冷藏的吗?它是如何加热的?流体的性质随着温度的变化和材料本身的老化而变化。

微量分配的要求与生产环境的差异一样多。必须评估许多因素。将微量分配用于大批量生产过程中吗？如果是这样，它将用于普通的商店环境或洁净室吗？或者，系统将在高混合，低批量环境中使用吗？也许需要生产原型。这些过程是半自动还是全自动？操作员有多熟练？

然后，需要评估更具体的过程问题。这些包括生产率;循环时间;以及零件可以馈送并固定零件的速度。分配系统是否安装在机器人上？或者系统会静止，零件在它下面移动吗？

喷射与触点微量分配

有两种基本类型的微点胶技术:经典，针基，接触点胶和非接触喷射点胶。虽然接触式点胶仍是主导技术，但它比喷射技术慢，尤其是在不规则基材上点胶时。虽然最佳的方法最终取决于材料和应用，但在许多自动化点胶过程中，高速喷射技术正在获得比针式接触点胶更大的吸引力。

在接触点胶中，液滴在喷嘴出口形成，当液滴仍在喷嘴上时通过接触沉积在基板上。

接触分配经常依赖于时压法。分配的流体量大大取决于阀门的开放时间和施加到流体贮存器的空气压力的量。分配的流体量可因沉积物而变化，以沉积，例如，如果商店气压波动。

接触分配也可以依赖于体积的方法。这里，分配的流体体积保持恒定。然而，当流体被吸入分配尖端并分配下一沉积时，可能会有可重复性问题。

接触点胶的优点是多功能性，几乎可以点胶任何类型的装配流体;更容易和更短的时间设置和程序;降低了在基片上产生杂散液滴的风险。

接触式点胶也有缺点，如:

由于z轴移动，分配速度缓慢，通常高达每分钟300个沉积。
必须接触基板来分配流体，这可能会损坏基板。
分配的液体并不总是精确地在预期的地方。
流体沉积量难以繁殖。
残留材料可以粘附在尖端上，这会影响可重复性。

高速喷射是非接触 - 喷射阀从不接触产品或衬底表面。结果，它可以在更广泛的应用中使用，否则否则需要具有高度感测和定位功能的Z轴系统。这些功能还提供了分配速度和敏捷性，点电容和质量，维护，吞吐量和所有权成本的优势。

压电技术使高速喷射成为可能，它可以实现极快的开合循环，将流体喷射到基材上。射流阀可以在高达1000赫兹的速度下分配流体。

压电技术的工作原理是这样的:当对某些材料施加压力时，比如特殊的锆钛酸铅(PZT)陶瓷层状结构与电极交错，它就会产生电压。相反，当电压加到PZT上时，材料会改变其形状。在压电射流阀的情况下，电压被施加到阀内的压电驱动器上。电压引起陶瓷长度的体积变化，使驱动器可以用于纳米级的快速、高强度、实时位置控制。

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