何謂SMT「紅膠」製程?什麼時候該用紅膠呢?有何限制呢?

何謂SMT「紅膠」製程?什麼時候該用紅膠呢?有何限制呢?

何謂SMT「紅膠」製程?其實其正確名稱應該是SMT「點膠」製程,因為大部分的膠都是紅色的,所以才俗稱「紅膠」,實際上另外也有黃色的膠,這就跟我們經常稱電路板表面的「solder mask」為「綠漆」是一樣的道理。參考文章最上面的圖片說明,可以發現電阻及電容這些小零件的下面正中間都有一團紅色的膠狀物體,這個就是紅膠,其最初被設計出來的目的是為了把零件黏在電路板上,然後讓電路板可以經過波焊(wave soldering)爐,讓零件可以沾錫並與電路板上的焊墊接合,又不至於掉落到滾燙的波焊錫爐之中。

當初發展出這種紅膠製程是因為當時還有很多電子零件無法從原本的插件(DIP)封裝馬上轉移到表面貼焊(SMD)的封裝。想像一下一塊電路板上面有一半DIP零件,另外一半是SMD零件,你該如何安置些零件讓它們都可以被自動焊接到板子上呢?一般的作法會把所有的DIP與SMD零件都設計在電路板的同一面,SMD零件用錫膏印刷走回焊爐焊接,而剩下的DIP零件因為所有焊腳都露在電路板的另外一面,所以可以用波焊錫爐製程一次把所有DIP焊腳都焊接起來。







後來有聰明的工程師想到了一個節省電路板空間的方法,就是想辦法在原本只有DIP零件腳而沒有任何零件的那一面放上零件,可是大多數的DIP零件因為本體有太多的縫隙,或是零件材料無法承受錫爐的高溫,所以無法放在板子過錫爐的這一面,而一般的SMD零件因為已經被設計成能夠承受Reflow溫度了,既使浸泡在波焊錫爐中一小段時間也不會有問題,可是印刷錫膏是沒有辦法讓SMD過波焊爐的,因為錫爐的溫度一定比錫膏的熔點溫度來得高,這樣SMD零件就會因為錫膏融化而掉進錫爐槽內。

何謂SMT「紅膠」製程?什麼時候該用紅膠呢?有何限制呢?

當然,後來又有工程師想到了利用熱固型的膠來黏著SMD零件,這種膠需要加熱來固化,剛好可以使用Reflow爐,這樣就可以解決零件掉落錫槽的問題,紅膠也因此誕生,所以電路板的尺寸又進一步縮小了,上面的圖片可以說明SMD下面點著紅膠過波焊爐與DIP的pin腳共存於電路板的同一面。

SMT流程圖

之所以採用熱固型的紅膠是為了避免已經固化的膠再流經波焊爐時重新熔融,這樣就失去了點紅膠的目的了,所以如果你問「紅膠可以像錫膏一樣重複使用嗎?」答案是否定的。

那是不是所有的SMD零件都可以點紅膠過波焊爐呢?很不幸的,只有一些雙排腳往外伸的IC零件或是焊墊在兩端的零件(如電阻、電容)可以走波焊製程,一般的連接器或是有縫隙的零件都不可以走波焊製程,因為錫液會污染接觸點或影響零件特性,而且太小的零件(0402以下)就會因為間距太小容易產生錫短路而無法走波焊錫爐。更多的波焊資料可以參考【SMD零件可以走波焊(wave soldering)製程?】一文。

那紅膠是如何被放置到電路板上的呢?早期紅膠製程興盛的時候,在SMT線會安裝專門的點膠機(dispenser)來加紅膠,那段時期偶而會有紅膠與錫膏雙製程出現,其目的是為了降低波焊時的陰影效應。後來大部分電子零件漸漸改成了SMD封裝後,大部分的點膠機被從SMT線移除,偶有需要紅膠時也可以採用鋼板印刷的方式來達成,只是這麼一來就沒有辦法同時印刷錫膏與紅膠了。不過方法是人想出來的,也有人使用比較厚的鋼板,在原本印刷錫膏的地方挖出防空洞,然後印刷紅膠,只是比較麻煩。

何謂SMT「紅膠」製程?什麼時候該用紅膠呢?有何限制呢?

那紅膠除了用來固定零件通過波焊外還可以有什麼用途呢?

就因為紅膠具有良好的固定作用,所以有時候會被用來強化零件固定在電路板上的能力輔助,比如說有些零件在摔落的測試中掉落,會有工程師想用紅膠來增強其強度;有些對外的連接器有時候會被客戶抱怨容易被推掉,也會有工程師想用紅膠來補強;更看過有工程師用紅膠點在BGA的四個角落來降低錫裂的不良率;再來,因為現在的電路板已經是雙面SMT製程了,一些比較重的零件如果擺放在第一面,在第二次過回焊爐時會因為重力的關係掉落,事先點上紅膠就可以避免零件掉落的風險。

不過這些使用紅膠製程大多只能歸為「短期對策」,以生產效率來說,增加一個工序就會多增加一定的工時,也就是增加成本,長期對策還是要用設計的方法來去除這種點紅膠的措施。


延伸閱讀:
波焊(Wave soldering)時零件擺放的設計規範
選擇性波焊的使用條件(selective wave soldering)
合成石過爐托盤(Reflow carrier)
電子製造工廠如何產出一片電路板

訪客留言內容(Comments)

熊大印膠一般也分為兩種, 傳統的鋼板印膠與過完AI&RI後的銅板印膠,後者不用鋼板的原因是需要避開零件腳的高度,在SMT零件處印膠後再進行打件,印膠的優點是比點膠機快速(縱使已經設計多頭的膠管), 打完件後再一起過波峰焊, 雖然沒有錫膏的紅膠製程Reflow 溫度約100~150C,60~180 sec 之類,但是還是需要注意臥式零件與立式零件的耐溫性是否可以滿足此支紅膠的溫度,畢竟許多DIP件也僅有耐85C啊

肥喵;
謝謝你的說明,用鋼板印刷紅膠基本上與點紅膠的膠特性不太一樣,黏度要比點膠要求要稍微高一些,因為要確保不會滲入鋼板底下,也不會有鋼板提起來後拉絲的問題,一般我看過的大多是黃膠。


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