電子產品的更新迭代離不開電子元器件的不斷升級,20世紀初發(fā)明真空三極管,20世紀50年代發(fā)明了第一塊集成電路,現如今,集成電路制造商已向2nm制程工藝發(fā)起挑戰(zhàn)。
隨著電子元器件的升級發(fā)展,電子產品設計者和制造商需要將電子產品制造地更加小型化,同時又需要讓電子產品使用更多的電子元器件來增加更多的功能,留給產品保護工藝的壓力很大并且空間極其有限。
好在,保護工藝也在不斷演進。20世紀40年代的灌封工藝;20世紀60-70年代出現了三防漆涂覆、點膠工藝;20世紀80年代低壓注塑封裝保護工藝誕生;現如今,3D數字化封裝保護工藝也已面世。
電子元器件越發(fā)精密昂貴,選用妥善可靠的保護工藝,顯得尤為重要。
灌封工藝,三防漆涂覆、點膠工藝是目前主流的保護工藝,從事這些工藝開發(fā)的設備制造商,材料制造商相對更多,也更為電子制造業(yè)的工程師熟知。
那低壓注塑封裝保護工藝,3D數字化封裝保護工藝有哪些技術特點?適合的應用場景有哪些?下面將進行具體介紹。
低壓注塑封裝保護工藝
聚酰胺熱熔膠低壓注塑工藝(以下簡稱低壓注塑工藝)起源于20世紀80年代歐洲汽車工業(yè),開發(fā)之初用于汽車連接器的包封保護,是將熱熔膠加熱至熔化,以很低的注塑壓力(1.5-60bar)注入模具并快速固化成型(5-50秒)的包封保護工藝。注塑的溫度范圍在150-240℃之間,并且這個溫度在接觸到電子元器件和金屬模具時熱量瞬間導出降溫。
通過這種低壓注塑工藝,可以溫和地將PCBA、FPC、連接器、傳感器、線束等敏感精密的電子元器件包封保護起來,而不會對其產生傷害。
低壓注塑材料
低壓注塑工藝使用的化學材料是以二聚脂肪酸為基礎的高性能聚酰胺熱熔膠,該脂肪酸來自可再生資源,比如大豆,葵花籽和油菜籽,縮聚成二聚物。
在縮聚過程中,該二聚脂肪酸和二胺發(fā)生反應,釋放出水,生成聚酰胺熱熔膠。這類熱熔膠環(huán)保無鹵無毒,耐溫范圍寬廣,具有低溫柔韌性,和高溫無蠕變性,比其他熱熔膠更加堅固結實,有類似于塑料的特性。
聚酰胺熱熔膠是一種熱塑性材料,固化過程不會產生交叉鏈接,也不會釋放任何有毒煙氣,與環(huán)氧樹脂或聚氨酯這些熱固性材料相比有很大的優(yōu)勢。
這類粘合劑的另一個重要特點是它的粘性,它可以將被包封的眾多基材(如PCB,電線絕緣材料,塑料等)牢固的粘合起來,形成一個完美的防水減震系統。
應用場景
低壓注塑不需要灌封工藝的塑料外殼,聚酰胺熱熔膠和PCBA具有粘結力,貼合PCBA;通過模具設計,可以實現選擇性包封,可以成型為客戶需要的外型結構,而不是灌滿整個塑料盒。
相較三防漆涂覆,低壓注塑包封后的PCBA,有一定的厚度,具有結構功能和抗震效果;聚酰胺熱熔膠固化時間短,固化效果易觀測,無溶劑揮發(fā),生產環(huán)境綠色環(huán)保。
這一切通過模具設計實現,帶來更高的制程穩(wěn)定性和更高的良品率。低壓注塑后的產品符合行業(yè)標準及客戶端標準的同時,以其出色的結構功能往往可以減少螺絲、螺母等緊固件的使用,還會在下一步裝配流程中提高裝配效率,節(jié)約產品的內部空間。
3D數字化封裝保護工藝
3D數字化封裝保護工藝是將噴膠(墨)3D打印技術應用于PCBA等電子產品的封裝保護領域,將UV膠水(墨水)精準的噴射至需要防護的區(qū)域,并通過多層堆疊形成3D形態(tài),為PCBA、FPC等產品提供高強度的保護。
出色的硬件創(chuàng)新應用,實現噴射高精度。獨立驅動實現選擇性,單個噴頭噴孔數量>1000個,每個噴孔獨立驅動,噴射頻率最大可達20KHz/s。兩個噴孔間距≈0.0635mm,單個膠點體積80±10%皮升,單個膠點均勻致密。單層厚度≈0.016mm,UV固化,層層固化,層層堆疊,形成3D形態(tài)鎧甲。
3D數字化封裝保護工藝可實現多樣化的電子產品封裝保護。
薄層涂覆。單層噴涂只需要1秒鐘,按照IPCA-610標準,三防漆的厚度必須在0.03mm到0.13mm,噴涂2層,即達一般要求,輕松實現薄層涂覆。
厚層涂覆??蛇M行多層堆疊,獲得更厚的保護層的同時,更可形成3D形態(tài),具有一定的機械強度,滿足高防護要求的產品。
單獨圍欄。即使兩個元器件的間隙只有0.4mm,也可以實現極細圍欄。通過調整像素點,實現可選擇的圍欄高度。
圍欄+填充。實現不同部位不同等級防護,圍欄內可以選擇原有UV膠水填充,也可以選用其他膠水填充。
應用場景
數字化封裝保護采用全區(qū)域圖像處理技術,無需遮蔽工序,即可完成選擇性精密涂覆,即使是直徑1mm的測試點也可精準規(guī)避。
涂覆厚度精確可控,帶來高強度的防護。減少施膠面積,節(jié)約材料用量,同時提高生產效率。設備可靈活加入SMT產線,無需額外編程。如打印機一般,直接導入封裝圖形,即可實現在線封裝保護。
當產線效率被繁復的遮蔽去遮蔽工序所累,當需要進行小批量多品種的柔性生產,完全可以考慮采用數字化封裝保護解決方案。
當然,我們建議保護所有電子元器件,以延長終端產品的使用壽命,并保護元器件免受環(huán)境影響。所要求的防護等級取決于終端產品的應用環(huán)境。
當你選擇低壓注塑封裝保護工藝,3D數字化封裝保護工藝這類有別于傳統的保護工藝時,一個有經驗的理解整個工藝流程的供應商能夠提供更多價值。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:電子產品封裝保護工藝演進,創(chuàng)新工藝提升產品競爭力
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