Лабораторна робота №4 приклеювання електронних компонентів

Мета лабораторної роботи – вивчення технологічних процесів склеювання при виробництві вузлів електронної апаратури на друкованих платах.

Основні відомості

Необхідність у приклеюванні електронних компонентів до друкованих плат обумовлена розвитком елементної бази і технологічних процесів складання і монтажу радіоелектронних і обчислювальних засобів.Основні причини необхідності приклеювання:

1. Для використання виробів електронної техніки (ВЕТ) у жорстких умовах експлуатації сучасної апаратури їхні корпуси треба приклеювати на поверхню друкованих плат. Міцність паяних з’єднань під час жорстких механічних випробувань і впливів може бути недостатньою.

2. Багато ВЕТ при експлуатації виділяють стільки тепла, що його не можна відвести від корпусу за рахунок звичайної конвекції зовнішнього повітря. Використовують металевий теплостік (це може бути шасі, основа, шина, радіатор і т. ін.), до якого корпус ВЕТ приклеюють теплопровідним теплостійким або звичайним клеєм.

3. Клей і приклеювання ВЕТ використовують для фіксації безвиво-них електронних компонентів при їхньому паянні груповими методами (хвилею припою, у паровій фазі і т. ін.).

4. Приклеювання є одним з найбільш зручних методів фіксації ВЕТ (у тому числі безкорпусних) для того, щоб уникнути їхнього переміщення при обробці під час збирання і монтажу або при необережному міжопераційному транспортуванні.

Клеї і компаунди, які використовують для приклеювання електрон- них компонентів, мають відповідати ряду вимог, деякі з яких є суперечними. Основні вимоги до клеїв такі:

1. Висока механічна міцність.

2. Добра адгезійна здатність (не менше 2...3 МПа).

3. Високі електроізоляційні властивості.

4. Достатня Придатність для використання на автоматизованому обладнанні протягом не менше зміни.

5. Не виділяти легколетючих компонентів.

6. Твердіти (полімеризуватися) при відносно низькій температурі (наприклад до ~ 90 ^оС) і відносно швидко.

7. Зберігати ремонтоздатність після твердіння (полімеризації).

8. Висока тиксотропність для забезпечення малого розтікання після нанесення.

9. Висока стабільність.

10. Відсутність корозійної дії.

11. Нетоксичність.

12. Пожежобезпечність.

Номенклатура клеїв, які використовують у виробництві електронних і обчислювальних засобів достатньо широка. Для приклеювання ВЕТ використовують окремі марки з числа епоксидів, поліуретанів, силіконів. Клеї можуть бути: епоксидні, акрилові, анаеробні, ціанокрилатні клеї ультрафіолетового (УФ) затвердіння. Найбільш часто використовують однокомпонентні епоксидні клеї, які мають високі механічні і електричні характеристики. Двокомпонентні клеї як затверджувач використовують аміни. Недолік таких клеїв – їхня висока твердість, яка перешкоджає ремонту. Поліуретанові клеї можуть бути одно- і двокомпонентними. Вони більш еластичні, мають більший коефіцієнт лінійного термічного розширення (ТКЛР), легше піддаються ремонту. Затверджувач – толуол-діізоціонат. Режими затверднення такі, як у епоксидів. Один з найбільш розповсюджених клеїв – епоксидний клей ВК-9. Він використовується при площі приклеювання до 3 мм² . Має обмежену ремонтоздатність. У складі клею ВК-9 епоксидна смола ЕД-20, затверджувач ПО-300 (поліамідна смола), каталізатори АГМ-3 і АДЕ-3.

Для приклеювання ВЕТ на друковані плати використовують також клей-мастику У9М, теплопровідний клей ТКЛ-2 (АУЭ0.028.004 ТУ). Підвищена теплопровідність забезпечується у цьому випадку наповненням сумішшю порошків нітриду бору, нітриду алюмінію і карбіду кремнію.

Клеї на основі силіконових смол мають відмінні діелектричні характеристики, що дає змогу використовувати їх до НВЧ діапазону. Їхня низька твердість добра при ремонті вузлів на друкованих платах. Недоліками таких клеїв є високий ТКЛР і відносно низька адгезія до основи.

Серед клеїв, що використовують, можна відмітити Еластосил 151-182, ГИПК 23-16, КБ-4 та ін. Клеї можуть бути рідкими (найчастіше) або плівковими.

Нанесення клеїв для відводу тепла або для протидії механічним впливам треба виконувати на всю площу денця ВЕТ, а не одною краплею у геометричному центрі установлення (ГЦУ). Таким чином можна виключити додаткові напруги, які впливають на активні елементи. Клей для фіксації наносять у вигляді одної чи декількох крапель – точок, що рівномірно розташовані на знакомісці, – де розташовується корпус компонента.

Нанесення рідкого клею виконують одним з трьох способів.

1. Штемпелюванням (переносом).

2. Пневмодозатором.

3. Трафаретним друкуванням.

Перший з цих способів має високу продуктивність, призначений для нанесення малих доз клею. Обладнання, що може використовуватись:

ЕМ 4017 (Біларусь, Мінське об'єднання “Планар”).

МСМ 11 (Фірма “Філіпс”, Нідерланди).

В останньому верстаті для нанесення клею використовують поле стрижнів, що розташовані над всіма точками друкованої плати, на які треба наносити клей.

Трафаретне друкування використовується для нанесення клеїв нечасто, бо треба мати гладку і чисту (без паяльних паст і елементів) поверхню.

Найбільш розповсюджене нанесення клею шприцюванням за допомогою повітряного дозатора. Нанесення виконують голчастим наконечником, що розміщений на балончику з клеєм, зв’язаному з пневмодозатором. Залежно від тиску повітря змінюють розміри краплі, подаючи потрібну дозу клею. Іноді збиральні автомати мають спеціальну головку для дозованого нанесення клею за програмою.

Плівкові клеї почали використовувати останніми роками. Цим часом вони ще не набули широкої популярності.

Для полімеризації клеїв після встановлення електронних компонентів використовують інфрачервоне (ІЧ) випромінювання, або сполучення ІЧ і УФ випромінювання. Обладнання, що може використовуватись:

Темп 4610 (Піч ІЧ випромінювання)

Темп 4700 (Піч ІЧ + УФ твердіння) (ДП НДТІ “Темп”, Одеса)

При спільному використанні паяльних паст і клеїв треба мати на увазі, що наявність флюсу погіршує полімеризацію, він може попадати до складу клею і потім визвати корозію провідників.

Лабораторна робота №4 складається з трьох частин: лабораторна робота №4.1 – “Підготовка компонентів і готування клею”, лабораторна робота №4.2 – “Визначення параметрів клею” і лабораторна робота №4.3 – “Технологія застосування клею у виробництві електронних вузлів при монтажі на поверхню”.