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一文概述電子灌封工藝

發(fā)布人:旺材芯片 時間:2022-10-17 來源:工程師 發(fā)布文章

來源: 寧波電子智造專委會


一、何為灌封工藝


在電子封裝技術(shù)領(lǐng)域曾經(jīng)出現(xiàn)過兩次重大的變革。第一次變革出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代前半期,其特征是由針腳插入式安裝技術(shù)(如DIP)過渡到四邊扁平封裝的表面貼裝技術(shù)(如QFP);第二次轉(zhuǎn)變發(fā)生在20世紀(jì)90年代中期,其標(biāo)志是焊球陣列.BGA型封裝的出現(xiàn),與此對應(yīng)的表面貼裝技術(shù)與半導(dǎo)體集成電路技術(shù)一起跨人21世紀(jì)。隨著技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了許多新的封裝技術(shù)和封裝形式,如芯片直接粘接、灌封式塑料焊球陣列(CD-PBGA)及多芯片組件(MCM)等,在這些封裝中,有相當(dāng)一部分使用了液體灌封材料封裝技術(shù)。
灌封工藝就是將液態(tài)復(fù)合物用機械或手工方式灌入裝有電子元件、線路的器件內(nèi),在常溫或加熱條件下固化成為性能優(yōu)異的熱固性高分子絕緣材料的工藝。


二、灌封膠的定義及作用


灌封膠用于電子元器件的粘接,密封,灌封和涂覆保護,在未固化前屬于液體狀,具有流動性,膠液黏度根據(jù)產(chǎn)品的材質(zhì)、性能、生產(chǎn)工藝的不同而有所區(qū)別。灌封膠完全固化后才能實現(xiàn)它的使用價值,固化后可以起到防水防潮、防塵、絕緣、導(dǎo)熱、保密、防腐蝕、耐溫、防震的作用。主要體現(xiàn)在強化電子器件的整體性,提高對外來沖擊、震動的抵抗力;提高內(nèi)部元件、線路間絕緣,避免元件、線路直接暴露;有利于器件小型化、輕量化。


在具體灌膠的操作中,可以使用基于體積式計量的原理以及精密的機械設(shè)計,肖根福羅格Dos Px系列注膠頭可以確保高點膠精度以及高重復(fù)精度。此外,多嘴的數(shù)量及嘴間距可以根據(jù)客戶要求非標(biāo)定制,大大縮短了生產(chǎn)節(jié)拍,提高了產(chǎn)能。LiquiPrep LP804 可對單雙組分膠水(硅膠、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯、聚氨酯、UV膠…)進行連續(xù)供料,并且提供高效的脫泡預(yù)處理。
電池電芯及模組裝配過程中,Dos Px 以及LiquiPrep LP804的配合無論是在圓柱形電池底部的粘接固定以及電芯灌封的工藝應(yīng)用中,均可以提供優(yōu)異的涂膠效果。高效的膠水預(yù)處理提升了膠水質(zhì)量,連續(xù)不間斷的供料單元以及多嘴設(shè)計助力產(chǎn)能提升。


圖片

多嘴體積式活塞注膠頭 Dos Px(來源:肖根福羅格)


三、灌封膠的種類及特點


俗稱A B膠,從材質(zhì)類型來分,目前使用最多最常見的主要為3種雙組份灌封膠:即有機硅灌封膠、環(huán)氧樹脂、聚氨酯。而這三種材質(zhì)灌封膠又可細分幾百種不同的產(chǎn)品,所以市面上電子灌封膠種類非常多。甚至、近年處于成本的考慮,有部分企業(yè)也在嘗試瀝青灌封;關(guān)于瀝青的灌封也做過實驗和研究,因其完全不同于本文所講的雙組份灌封工藝,所以不加以贅述。


四、灌封工藝


灌封產(chǎn)品的質(zhì)量,主要與產(chǎn)品設(shè)計、元件選擇、組裝及所用灌封材料密切相關(guān),灌封工藝也是不容忽視的因素。
灌封工藝主要注意以下四個方面:
一、攪拌均勻 二、比例正確 三、真空脫泡 四、混合充分
灌封膠中,大都含高密度、高比重的填料。例如:石英、重鈣、氫氧化鋁、甚至密度更大的重晶石等無機礦物料,以改善各種配方。在使用的時候,一定要攪拌均勻。
填料通常都是放到A組份中的,使用前如不能攪拌均勻,就會造成固化物不良影響產(chǎn)品質(zhì)量,更可怕的是有時候這種不良產(chǎn)品很難立即發(fā)現(xiàn),使生產(chǎn)出現(xiàn)大量的廢品,甚至大量的有潛在危險的產(chǎn)品在客戶市場上流轉(zhuǎn),如同顆顆的定時炸彈,另外包括生產(chǎn)商經(jīng)常忽略在固化物固化過程的沉淀,一般這種情況不會造成表觀的硬度變化,但其上下分層固化物的性能肯定已經(jīng)完全有了變化。

圖片

供料單元LiquiPrep LP804(來源:肖根福羅格)
操作方法步驟
1.稱重:準(zhǔn)確稱量A、B 組份(稱量前將A、B 組份分別充分?jǐn)嚢杈鶆?,使有沉降的填料再均勻地分散到膠液中);A 組分和B 組分應(yīng)以規(guī)定要求(重量)的比例充分混合。
2.混膠:將B 組份加入到A 組份中攪拌,混合均勻,膠料呈均勻的顏色。混合可用手工方法完成,也可采用自動混合和配料設(shè)備,手工方法混合要注意一次性配膠量不能過多,以免后期流動性降低難以灌膠。
3.脫泡:將混合均勻的膠料置于真空柜內(nèi)脫泡,用抽真空方式去除夾帶空氣。
4.灌封:把脫完氣泡的膠料灌到零部件中完成灌封操作(灌封前零件表面和混合容器保持清潔和干燥)。
5.固化:將灌封完的零件室溫或加熱固化。在室溫條件下,混合后的膠體隨著時間延長,粘度會逐漸增加,在40--60 分鐘內(nèi)粘度會增加一倍。


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