smt aplicaciÓn de adhesivos y epÓxicos
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APLICACIÓN DE ADHESIVOS Y EPÓXICOS
Los adhesivos usados en los ensambles de superficie se pueden agrupar en dos categorías:
a) Sujeción mecánicab) Interconexión eléctrica
El primer grupo se utiliza para sostener los componentes durante el proceso de soldadura de ola, debido a que el componente debe ser soldado suspendido hacia abajo.
El grupo de interconexión eléctrica utiliza adhesivos fabricados con polímeros sujetadores y un relleno de partículas metálicas que proveen de la vía de conexión eléctrica entre las terminales y las pistas de la tablilla.
Los adhesivos de sujeción se pueden aplicar con una jeringa mecánica, la cual consta de un barril, un pistón, un embolo, y boquilla o aguja. Resultando difícil la aplicación de adhesivo precisa con una jeringa manual. Si utilizamos, por otra parte, un adaptador neumático, este nos permite controlar el tiempo y la velocidad de aplicación.
En forma básica, un sistema de posicionamiento para una maquina adhesivadora para SMD se componen de:
Un sistema de transporte y posicionamiento de las placas de circuito.
Un par de ejes de posicionamiento X e Y que posicionan el cabezal sobre la placa
Un eje Z sobre el cual se halla montado el cabezal dosificador Uno o más cabezales dosificadores.
APLICACIÓN DE ADHESIVOS DE SUJECCIÓN MECÁNICA
CARACTERÍSTICAS DESEADAS
CARACTERÍSTICAS NO DESEADAS
•Buena dispensabilidad.•Perfil y tamaño de gota consistente.•Flexibilidad y resistencia a shocks térmicos.•Alta solidez tanto curado como fresco•Permitir el dispensado a gran velocidad y tamaños pequeños de gota.•No hace ni deja hilos
•Curado inadecuado•Nivel de gota inadecuado•Nivel de adherencia pobre o malo
CARACTERÍSTICAS DESEADAS Y NO DESEADAS DE UN ADHESIVO PARA SMT
Los adhesivos para SMD están diseñados para ser tixotrópicos y esta condición también determinará su forma. La característica tixotrópica es la que le confiere la capacidad de disminuir la viscosidad al hallarse bajo presión permitiendo un buen flujo, mas cuando el adhesivo alcanza la PCB rápidamente se reestructura y recobra su viscosidad original.
Un ejemplo tangible de un producto tixotrópico es la pasta dental, la cual fluye al presionar el envase pero que sin embargo queda firme una vez sobre el cepillo.
APLICACIÓN DE ADHESIVOS DE SUJECIÓN MECÁNICA
MÉTODO DE PROPULSION DE FLUIDOS a) Método presión-tiempo b) Método de bomba a tornillo c) Método de bomba lineal d) Método sin contacto MÉTODO DE MATRIZ DE ALFILERES MÉTODO SERIGRÁFICO
A CONTINUACION DESCRIBIMOS ALGUNOS DE LOS MÉTODOS DE APLICACIÓN DE ADHESIVOS
Métodos de contacto
Los ejes X e Y se van posicionando en las coordenadas programadas de antemano en la computadora que posee el sistema, y una vez en posición descenderá el eje Z llevando consigo al cabezal dosificador. Un sensor solidario a Z hará contacto con la placa y esta señal activará la dosificación de una gota de adhesivo en esta coordenada.
Z vuelve a subir y así sucesivamente mediante nuevas coordenadas de X e Y se irá completando el número de gotas programadas para dicha placa de circuito. La capacidad de una máquina adhesivadora de este tipo se mide en gotas por hora o dph (dots per hour). Dependiendo del número de cabezales por máquina y de la tecnología de los mismos se pueden hallar en el mercado dispensadoras que van desde las 3000dph hasta 140.000dph, sujeto esto también a la aplicación específica a desarrollar.
PROCESO DE APLICACIÓN DE ADHESIVOS POR LOS MÉTODOS DE PROPULSION DE FLUIDOS
Con esta tecnología las gotas de adhesivo son expulsadas de una cabeza propulsora a razón de una gota cada milisegundo.
La altura de aplicación del adhesivo es controlada al hacer múltiples disparos de adhesivo sobre las mismas coordenadas, también se puede variar el tamaño de las gotas.
El equipo puede hacer disparos de adhesivo mientras se mueve horizontalmente
Velocidades de 72000 disparos por hora se han registrado, en contraste solo entre 1600 y 1800 puntos por hora se han registrado con equipos de agujas .
Se han desarrollado aplicadores con múltiples cabezas y sistemas actuales de propulsión de gotas con velocidades de 5000 gotas por segundo.
MÉTODOS DE PROPULSION DE FLUIDOS
Consiste en una jeringa o cartucho hermético conteniendo el adhesivo y conectado a una fuente de aire comprimido a través de una electroválvula. El volumen dosificado dependerá de la presión de aire y del tiempo que éste se aplique a la jeringa. También dependerá del diámetro de la boquilla por la que saldrá el adhesivo y de la distancia respecto de la placa.
MÉTODO PRESION TIEMPO
VENTAJAS DESVENTAJAS
•Fácil operación y preparación•Limpieza simple
•Mala repetibilidad•Se ve afectada por cambios de nivel de la jeringa o viscosidad del adhesivo
Este sistema se basa en el tornillo de Arquímedes. En este caso la jeringa que contiene el adhesivo es presurizada en forma permanente y el pegamento inyectado en una cámara que contiene el tornillo de la bomba.
El eje de dicho tornillo se halla solidario a un embrague electromagnético que al actuar lo une a un motor que se halla girando a velocidad constante. Mediante un encoder se determina el número de giros dados por el tornillo lo cual se traduce en volumen de adhesivo desplazado. El tornillo se detiene al desactivar el embrague electromagnético.
MÉTODO DE BOMBA A TORNILLO
VENTAJAS DESVENTAJAS
1. Buena repetibilidad.2. Buen desempeño con
diferentes adhesivos.
1. Mayor costo del sistema2. Mayor complejidad a la hora
de la limpieza
MÉTODO DE BOMBA A TORNILLO
También llamada de “desplazamiento positivo“ esta bomba posee una cámara que es alimentada por una jeringa presurizada como en el caso anterior. Al momento de dosificar una válvula cierra la entrada de pegamento y abre la salida a la boquilla dispensadora. Dentro de esta cámara se halla un pistón que al avanzar un determinado largo desplaza una cantidad exacta de adhesivo que es dispensado sobre la placa.
MÉTODO DE BOMBA LINEAL
VENTAJAS DESVENTAJAS
1. Mayor repetibilidad2. Insensibilidad a los cambios de
viscosidad
1. Costoso2. No mas rápido que otros
sistemas
MÉTODO DE BOMBA LINEAL
Los métodos de contacto antes descriptos se ven limitados en velocidad, ya que para compensar variaciones de altura una aguja de contacto debe tocar la placa en cada coordenada con el consiguiente movimiento del eje Z y sus tiempos de posicionamiento.
Esto se complica mas cuando la placa a adhesivar requiere una variedad de tamaños de gota que exceden el rango determinado por el diámetro de boquilla y el distanciador. En estos casos puede verse que aparecen máquinas con más de un cabezal para poder cubrir todos los rangos de tamaño de gota.
El método sin contacto es relativamente novedoso, este sistema no posee sensor de altura ni eje Z, eliminándose así los correspondientes tiempos de sensado y posicionamiento, lo cual permite a los ejes X e Y trabajar a mayor velocidad.
Esta tecnología de dispensado por chorro conocida como jetting se basa en la inyección del adhesivo dentro de una cámara donde es atemperado para lograr la viscosidad óptima. Luego un diseño de bola y asiento permite al adhesivo ocupar el espacio dejado por la bola al retirarse del asiento.
MÉTODO SIN CONTACTO
Cuando la bola regresa la fuerza debida a la aceleración vence al flujo del adhesivo, el cual es proyectado a través de la boquilla hasta chocar contra la placa y formar así una gota de adhesivo.
MÉTODO SIN CONTACTO
VENTAJAS DESVENTAJAS
• Alta repetibilidad• Alta velocidad de dispensado
• Mas costoso
MÉTODO SIN CONTACTO
L a serigrafía e impresión por plantilla aplican todos los puntos en segundos, pero se requiere la creación de herramientas especificas para cada diseño, una plantilla o esténcil.
La velocidad de adhesivado es mucho mayor al lograr dispensar todas las gotas con una sola pasada de la espátula por la plantilla, se pierde la flexibilidad que tienen los sistemas antes descritos de modificar individualmente el tamaño de una gota en particular o de corregir sus coordenadas. Esto en un sistema serigráfico motivaría la construcción de un nueva plantilla.
MÉTODO SERIGRÁFICO
Este proceso requiere la creación de una herramienta especial para cada diseño nuevo de los circuitos. Consiste en formar un arreglo de alfileres invertidos, movidos robóticamente, se introducen en una vasija con adhesivo, y luego los alfileres son colocados y pegados encima de la tablilla.
El volumen de adhesivo depositado se puede controlar, hasta cierto punto, al cambiar el diámetro de los alfileres.
Este es un proceso muy rápido; todos los puntos son depositados simultáneamente, pero se requieren tablillas realmente planas para hacer un buen contacto.
El uso de alfileres montados en resortes compensa a un costo mas elevado la curvatura de las tablillas.
MÉTODO DE MATRIZ DE ALFILERES
MÉTODO SERIGRÁFICO
VENTAJAS DESVENTAJAS
Proceso preciso y controlable
Gran velocidad, ya que todos los puntos son cubiertos a una sola pasada de la navaja.
Con un costo mayor se pueden elaborar plantillas con múltiples alturas
No se puede utilizar en conjunto con la impresión de pasta ya que ambos procesos requieren de contacto con la tablilla.
El grosor de la plantilla determina la altura del adhesivo
MÉTODO DE MATRIZ DE ALFILERES
VENTAJAS DESVENTAJAS
Gran velocidad ya que todos los puntos de adhesivo son depositados al mismo tiempo.
Se requieren tablillas realmente planas ya que la curvatura de las mismas impediría una buena distribución del adhesivo.
Se necesitan alfileres montados en resorte para compensar la desventaja anterior pero a un costo mayor.
Los adhesivos conductivos tienen 2 propósitos: el sujetar mecánicamente las terminales de un componente, y el producir un contacto eléctrico de baja resistencia y confiable.
La aplicación es mas critica que con los adhesivos de sujeción, debido a que el material debe colocarse en puntos de contacto con separaciones de 0.008¨ o menos.
Los adhesivos conductivos se utilizan en lugar de la soldadura de pasta y pueden contener entre 75% y 85% de metal por peso, tendiendo a ser altamente tixotrópicos y a formar hilos al ser aplicados con agujas.
El adhesivo conductivo requiere ser aplicado en cada terminal del componente, de hecho, ciertos componentes requieren de cientos de aplicaciones individuales: demasiados para ser utilizados con una sola aguja.
El método actual de aplicar con eficiencia los adhesivos conductivos es mediante una plantilla de precisión.
ADHESIVOS DE INTERCONEXION ELECTRICA
La figura formada comúnmente del adhesivo es cónica, que a veces se le compara con la forma de una campana.
La falta de adhesivo resultara en un movimiento o perdida del componente
El exceso de adhesivo puede causar que el pegamento sea expulsado hacia el área de contacto con las almohadillas, esto puede afectar la conexión de soldadura que se formara mas adelante.
VOLUMEN Y CURADO DEL ADHESIVO
