AB雙液膠灌膠注意事項(Epoxy-Potting)

就我多年的工作經驗來說,Epoxy灌膠真的是項討人厭的製程,因為眉角(台)很多,產線的紀律也很重要,因為稍一不慎就會將自己傷得很重。製程中能不灌膠就不要灌膠!

工作熊多年在電子組裝場的工作經驗來說,使用Epoxy(環氧樹脂)灌膠真的是項非常討人厭的製程,因為眉角(台)很多,產線的紀律更是重要,因為稍有不慎就會將自己傷得很重。所以在新產品設計之初,工作熊都會極力地大聲疾呼「製程中能不灌膠就不要灌膠」!只是常常事與願違,做製程的聲音總是很難被上頭的重視。歎~

如果你還不太瞭解什麼是Epoxy灌膠,可以先參考這篇文章:雙液型AB膠作業介紹(Epoxy)

還好現在的環氧樹脂(Epoxy)雙液型AB膠包裝大多已經過改良,不再是早期那種A膠及B膠分桶像油漆桶的那種包裝了,現在的環氧樹脂A/B膠大多會在廠商的地方就被分裝進兩個唧筒作成「針管筒狀包裝(cartridge)」(其實工作熊也不知道其真正的名稱),也可以配合使用「混合攪拌管(mixing nozzle)」來充分攪拌A/B膠,這樣的改良大大地降低A/B膠攪拌混合不均勻所造成的固化不全問題。

那使用雙液AB膠作業還有哪些需要注意的事項呢?

膠量控制

膠量的控制是個重點,隨著產品的設計越來越小,點/灌膠量的精度要求也越來越高,比較好的設計是可以在需要灌膠的殼子或是容器的地方做出上下限的刻度,方便作業員可以直觀檢查膠量是否太多或不足。

雖然也可以使用點膠機來控制其出膠量,而且現在的點膠機已經號稱可以精準到+/-0.1g,但實際操作下來,其誤差還是非常大,有時候誤差會大到+-/0.5g,相信這跟灌膠的時間間隔有關,經常發現等待時間如過太長,出膠口的地方會有水滴狀的膠聚集,造成膠量過多的情形,建議可以在點膠前先將多餘的膠抹除,以確保膠量一致。

另外,發現不同的管膠其流動速度會有不一致的情形,或許與膠的存放時間條件,或膠管摩擦力的設計有關,但這也影響到每次換了一管新膠之後就要再重新調整一次點膠機的壓力與時間。

不建議作「盲灌」設計,會有氣泡或灌膠不足的問題產生

下圖就是使用『盲灌膠』設計作業,因為使用一個黑色的蓋子將灌膠區域封死了,然後只留一個灌膠口與一個逃氣口,灌膠的時候作業員看不到膠流動的情形,經常會發生溢膠或是不足膠的情形。
Potting_fail01

下圖使用X-Ray檢查上面的盲灌膠的填膠狀況,真的是慘不忍睹,氣泡與填不滿的一大片。
Potting_注膠不足

灌膠區內不可以設計有連接器、開孔的零件或是PCB通孔設計

這是因為Epoxy膠有機會滲透到所有的孔隙當中,造成接觸或是作動不良,所以連接器、蜂鳴器或是其他有開孔的零件都不建議放在灌膠的區域。

另外,如果是在電路板上做灌膠作業,切記所有的vias與通孔都要塞起來,否則一定會滲到背面。

設計水平灌膠或用水平治具

有灌膠需求的設計最好可以考慮到水平問題,如果產品在灌膠時可以自行保持水平就不需要額外再用到「水平治具」,水平治具的目的是為了避免產品傾斜導致Epoxy溢出來,造成外觀(cosmetic)與膠量不足等問題。

大量生產的時候可以考慮製作專用的PVC托盤來作為水平治具,一來方便運送,二來也比較輕盈且經濟實惠。

灌膠用的電路板水平治具

建議灌膠採離線(offline)作業

個人強烈建議不要將Epoxy灌膠作業排成流線作業中的一環,因為灌膠作業偶而就會出點狀況,流水線有時間壓力,作業員容易因為受不了壓力而輕輕易放過瑕疵品。而且灌膠作業屬於容易弄髒的製程,實在不建議放在原本的電子組裝產線。建議最好有專區採離線作業來執行灌膠製程。

當然如果是那種單液不易流動的膠,如Silicone,可以確保流線順暢且不會影響到製程時間,就沒有理由說不排進流水線了。總之,灌膠作業在製程以及供料還沒穩定以前,建議採離線作業。

還是要小心固化不完全的問題

雙液型膠最害怕的就是固化不完全,如下圖所示就是個血淋淋的例子。尤其是很多灌膠都會特意設計讓人看不到膠的存在,可能是為了美觀或是偽裝吧!這樣的設計也讓產線的作業員難以察覺Epoxy是否完全固化,以致偶有這類漏膠流涎的不良品送到客戶的手上。

Potting_fail02

欲徹底解決這類問題最好的方法必須從灌膠(Potting)的製程著手,要用盡各種方法來確保A/B教得混合比率正確,並確保混合均勻,我們的作法是每批灌膠生產或每管最後1~2注時放入紙杯或塑膠杯中製作一樣品膠餅(Dummy Epoxy),等到Epoxy固化後檢查這塊樣品膠就可以確定這批灌膠有無問題。

每批灌膠生產或每管最後1~2注時放入紙杯或塑膠杯中製作一樣品膠餅(Dummy Epoxy),等到Epoxy固化後檢查這塊樣品膠就可以確定這批灌膠有無問題。

另外,也可以要求產線將灌膠固化後的產品在製程中上下顛倒放置,如果有固化不全的產品,Epoxy就會流出來,讓生產線可以攔截到不良品,而不是等到客戶收到時抱怨。

現在來談談你的經驗吧!

以上是個人的經驗分享,不知道大家的產品製程上有無這種討人厭的灌膠製程?


延伸閱讀:
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訪客留言內容(Comments)

最近被客戶防水膠(設計)搞得快瘋了,膠真的不好駕馭

Matt;
防水膠跟Epoxy又有點不太一樣,防水膠比較麻煩是沾污造成接觸不良。

使用紙杯製作膠餅非常重要,當有膠不乾時可以交叉驗證(如使用不同週期的PCBA及使用不同週期的膠),確認是PCBA的問題或是膠的品質問題,因為PCB上的離子殘留或電子元器件上的一些殘留物,也有可能與膠內的觸媒反應而導致膠體硬化失效的

肥喵;
PCB上的離子殘留或電子元器件上的一些殘留物會影響應該是膠量很少的情況下才會發生,比較常發現的是膠體與PCB的表面附著度降低的情形。

這種膠水實在不好處理,但是要精準設備也是有的,只是提高設備成本不會是上層先考慮的辦法

Tank;
設備有成本、報廢也有成本,到時候攤開來總和一下就可以知道要不要買設備。
只是老闆會要求工程師想盡辦法把報廢減倒最小~

不知道有沒有大大是PWB單面板,灌AB膠的?

GINO;
這方面的問題請至FB或G+討論區。

請問對於epoxy點膠 膠在攪拌後隨時間增加新鮮度會有影響到膠體的濃稠度 大家是如何控制點膠量的一致性?小弟不是從事電子業 但工作上需要 要把微量epoxy彩繪製程 從手工改為自動點膠 還請大家不吝指教哪些注意事項可以注意 若能改善製程再跟大家分享


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