摘要：本文詳細對當前電子封裝中各種流體點膠技術進行了對比研究，對于流體點膠技術分類及發展趨勢指出了各自的優缺點從而對未來流體點膠技術的發展趨勢做出闡述。
關鍵字：電子封裝、點膠方式、發展
1.點膠技術的發展背景：
自1974 年世界上**只晶體管出現以來，各種微電子封裝技術極大地影響并推動著以電子計算機為核心、集成電路(Integrated Circuit,IC)產業為基礎的現代信息產業的發展，使 IC產業及封裝產業已成為衡量綜合國力的重要標志之一。現代微電子封裝技術已形成與 IC 產業相適應的高新技術產業，并且隨著 IC 產業的發展而不斷前進。微電子封裝業中，以表面貼裝技術(Surface Mount Technology，SMT)為新一代電子封裝技術得到廣泛應用。在SMT中通常需要點膠來固定元件，對元件進行密封等，所以隨著SMT的發展對點膠的技術要求也越來越苛刻。
2.點膠技術的作用及其應用形式：
PCB板上的元件從開始到*后進行波峰焊焊接，歷時較長，而且其他工藝較多，元件的固定尤為重要。PCB 板上廣泛使用膠體進行元件固定、引線搭接、保形涂料以及元件密封，主要作用如下：
1）在制造過程起輔助作用，如在元件完全焊接前臨時固定元件；
2）在產品服務期限內，能減輕焊接部位的應力以防止電子連接的過早損壞；
3）防止元件連接受環境振動的影響而引線位置移動，起結構上的粘結作用；
4）防止元件受到環境的損壞和腐蝕。
微電子封裝工業中包含多種流體點膠技術，一般用來完成點、線、面（涂敷）以及簡單圖案的點膠，點膠技術主要用在芯片固定、倒扣封裝、表面涂層等。
3.點膠技術的定義及分類：
點膠技術是一種通過可控的方式，將注射器中的膠體輸送到基板的指定位置，以實現元器件之間的機械或電氣的連接。
隨著SMT的不斷變革，點膠技術也不斷的發生變化，適應的環境越來越廣，采用的膠體種類、粘度范圍也越來越多。根據點膠技術的特征可分成：大量式點膠(MassDispensing)、接觸式點膠(Contact Dispensing)和非接觸式點(Non-Contact Dispensing)，每類又有衍生出幾種方式，具體如下：
3.1大量式點膠
這種方法針對不同膠點的引腳或者在模板上開啟的導孔，一次能完成整塊PCB的點膠，有針腳點膠(Pin-Transfer)和絲印點膠(Screen-Printing)。它有一個明顯的優勢是速度*快，主要用于 PCB 板等大規模生產線上，但通常只對 PCB 裸板使用；輔助裝置較多，清潔和保存繁雜；膠體露于大氣中易受污染；點膠精度不高。
3.2接觸式點膠
接觸式點膠過程是靠末端裝有針管的 Z 軸向下運動靠近 PCB 板，使粘結劑與PCB板接觸，然后Z軸向上運動，膠體靠與基板間的接觸表面張力和針尖自然斷開或拉斷，也有稱其為針頭式點膠，如圖1所示。在這種點膠方式中，除膠體本身的特性會影響其一致性或可重復性外，針尖與PCB間的距離以及針頭直徑也是影響一致性的重要因素。對于高粘度的膠體，接觸式點膠中針尖膠體易殘留，即拖尾效應明顯，嚴重影響點膠一致性，尤其對于微量高速點膠影響明顯，這是一個至今懸而未決的問題。
圖1
在接觸式點膠中，針對不同應用場合選擇合適的點膠設備是提高效率的關鍵，點膠設備因作用膠體的壓力方式不同，常分為：
a)時間/壓力式 b)螺桿式 c)活塞式
圖2
3.2.1時間/壓力式點膠
以高壓氣體為動力，驅動針筒內的膠體通過針尖流出至 PCB 板，如圖2.a。一個典型的時間/壓力式點膠系統主要由幾部分組成：氣壓穩定裝置、控制裝置、連接氣管、控制器以及裝滿膠體的針筒。該點膠技術適用于中等粘度的膠體，膠點的大小取決于氣體壓力和作用時間。這種設備價格便宜、操作簡單，維護方便，但對膠體粘度敏感，氣壓反復壓縮釋放過程中易使膠體溫度升高影響膠體流變特性，點膠速度難以提高，針筒內膠體余量變化及針管尺寸都會影響點膠體積。
3.2.2螺桿式點膠
采用恒定的氣壓使膠體流入螺紋空隙，通過旋轉的螺紋作用擠出膠體，膠點的大小取決于螺紋旋轉速度和時間，如圖2.b。一個典型的螺桿式點膠系統主要由幾部分組成：氣壓穩定裝置、驅動電機、物料桶、螺桿以及針頭。這種點膠方式點膠過程控制簡單，適用的膠體較廣；可以軟件編程決定點膠量，控制靈活，且**度比時間/壓力式高，有較高的一致性；但是它對膠體粘度同樣比較敏感，螺紋反復旋轉會降低粘度。點膠體積的一致性受到液面高度、氣壓、膠體粘度、溫度等因素的影響。
3.2.3活塞式點膠
活塞式點膠是一種正向位移的點膠方式，采用恒壓使膠體流入針尖內，通過活塞沖擊擠壓針管內膠體使其流出，特別適合中等到高粘度的流體，如圖2.c。點膠體積受活塞位移的控制，對膠體粘度、溫度和壓力不敏感，在高速時有很好的一致性，可重復性高，特別適合小體積的點膠。但這種方式清洗過程復雜，對針管容腔內氣體敏感，密封要求高。
3.3非接觸式點膠
和接觸式點膠不同，非接觸式點膠不需要 Z 軸方向的運動，極大地減少了點膠周期，且不需考慮針尖和 PCB 板之間的距離對點膠質量的影響，一致性也有所提高。常用的點膠方式有：
3.3.1流體噴射點膠
是一種剛剛興起的點膠技術，它的工作原理和噴墨打印機類似。其基本原理是向膠水上施加一個波動的壓力，在壓力作用下膠水通過一個小孔后會自動分離，這樣就在基板上留下了一個膠點。致動器一般由壓電晶體來實現，并配有專用的溫度控制裝置。
噴射式點膠（Jet Dispensing）如圖3.a，膠體被注射器內的恒壓擠到噴嘴和活塞之間的空腔內，通過馬達快速驅動活塞（球狀或柱狀）上下往復運動噴射出膠體，可以實現高速點膠。但機械結構復雜，清潔麻煩；成本很高，不方便維護；同樣還受到流體粘度變化影響。
3.3.2壓電式點膠（Piezoelectric Dispensing）
壓電式點膠如圖3.b，壓電陶瓷是具有雙向作用的介質，可以實現電-力相互轉化。在壓電陶瓷上通以高頻率交流電，產生的作用力可以使壓電陶瓷做同頻震動。在點膠過程中，膠體被注射器內的恒壓擠到噴嘴和壓電陶瓷之間的空腔內，壓電陶瓷沿噴嘴軸向震動，擠出膠體。
非接觸式點膠過程中，噴嘴不與工作面接觸，噴嘴尺寸一定的情況下，可以通過在同一位置連續噴射多點疊加來達到調節膠點尺寸的目的。影響非接觸式點膠質量的主要因素有：噴嘴內徑、活塞的直徑和行程、膠體溫度等。
a)噴嘴放大圖 b)噴射式 c)壓電式
圖3
4.點膠技術的發展趨勢：
盡管上述方法均可以點膠各種膠體，但每一種都有其適用的膠體和特定的場合以及各自的應用特點。其中，超過 70％的點膠系統是使用針頭點膠方式，但熟悉液態點膠過程的技術人員知道，如果采用針頭式點膠技術，點膠針頭必須距離器件很近。對于需要進行底部填充的器件，點膠針頭需要降低至器件頂部以下，針頭邊緣必須盡可能地與器件邊緣靠近，且不會引起接觸和器件損壞。同時，針頭式點膠需要高**的傳感器系統以決定針頭相對于電路板各個器件的高度，通過編程控制針頭在電路板上的三維運動，避免與器件產生碰撞。隨著電子封裝技術的發展，對點膠技術也提出了更高的要求，這就不僅激發電子產品制造商對現行的點膠技術更深入的研究，以提高點膠效果，而且也觸發他們研究新的點膠技術。
*新的噴射式點膠技術采用噴嘴替代針頭，解決了上述難題。噴嘴可在需要進行底部填充的器件上方進行點膠，無需到達其頂面以下的位置。噴嘴在整個電路板上方沿x、y方向運動，而無需垂直運動。
與針頭式點膠技術不同，噴射式點膠并不是形成連續的膠液流體，而代之以每秒鐘噴射200點以上經過**測量的膠點。隨著噴嘴的水平移動，膠點可形成各種需要的線型與圖案，如實線、虛線等以及其他各種不同的圖案。每次噴射都經**控制，一次噴射所形成的膠點直徑*小可達0.33mm，這對于涂敷貼片膠等需要對面積進地**控制的場合非常重要。
噴嘴并不像點膠針頭那樣對點膠高度要求嚴格。根據膠液類型的不同，噴嘴可置于電路板上0.5mm到3mm的高度范圍內，但在水平方向上，則必須對噴嘴進行**定位。對于電容、電阻非常接近需進行底部填充的器件時，為避免膠液沾染無源器件，也可采用噴射點膠技術。
這些特點使噴射點膠技術更具靈活性、生產效率顯著提高，因此在大多數的電子封裝和電路板的組裝中，與針頭式點膠技術相比，噴射式點膠已經成為優選的點膠方法。利用噴射點膠技術，設計者可以修改設計規則，把設備設計得更小、成本更低、功能更強。
5.結束語噴射點膠技術在電子封裝領域中正在成為一種點膠的標準，它還在繼續發展。每天都不斷有新的膠水在通過測試和認證。速度、精度和膠點體積控制都在改進。提高操作的簡易性，同時降低成本是一直追求的目標。對于焊膏、高黏度熱敏材料之類具有磨損性及難以點膠的材料，也在嘗試使用噴射點膠技術，它將變得更加實用。隨著噴射點膠技術的能力越來越為人所認識，設計師們可以結合各。種標準來充分利用該技術的優勢，為用戶帶來更低的成本，更高的成品率和產出率，以及更好的質量。
