作者簡介：劉鳳華，（1987—），山東臨沂人，工程師，主要從事微波模塊自動化組裝工藝研究。

0   引言

自動點膠機是集機械、光、電、氣為一體的自動化點膠設(shè)備，廣泛應(yīng)用于LCD、CCD、SMT、BGA、LED 和微組裝領(lǐng)域。目前自動點膠機的高端產(chǎn)品主要是國外品牌，國內(nèi)品牌受限于點膠閥的設(shè)計制造工藝，主要應(yīng)用于一些低端制造領(lǐng)域。最早研制自動化點膠機的美國諾信公司依然是該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，Spectrum II 系列產(chǎn)品暢銷；日本武藏和德國Marco 產(chǎn)品質(zhì)量性能優(yōu)異；美國PVA 公司在自動涂覆機領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先；瑞典Mycronic 公司在錫膏設(shè)備點膠上一家獨大[1]。本文主要以諾信螺旋桿式機型為例介紹自動點膠機在復(fù)雜微波模塊組裝中的應(yīng)用。

1   點膠機的分類

常用自動點膠機根據(jù)點膠方式和點膠閥的不同可按照表1 所示進行劃分。目前自動環(huán)氧粘片中常用的點膠方式是螺旋桿式。螺旋桿式優(yōu)點是精度較高，對各類導(dǎo)電膠都比較適用，點膠通用性強；缺點是需要高精度的點膠高度定位，點膠速度慢，螺旋桿組件難清洗。

2   點膠機的選型

在自動環(huán)氧粘片過程中可以單獨采用點膠、貼片一體的自動環(huán)氧粘片機；也可以采用在前端放置自動點膠機，后端放置自動環(huán)氧粘片機，點膠、貼片同步流水的生產(chǎn)模式。對于簡單平面類產(chǎn)品建議選擇帶分軸點膠功能的自動環(huán)氧粘片機，以提高效率和減少過程周轉(zhuǎn)。對于復(fù)雜腔槽類微波模塊，建議不用自動環(huán)氧粘片機自身的點膠功能，而是選用自動點膠機單獨點膠的模式。此種生產(chǎn)模式的優(yōu)點是便于監(jiān)控和及時調(diào)整點膠狀態(tài)，防止出現(xiàn)點膠不良品影響最終的產(chǎn)品粘貼。選擇點膠機時要進行自動點膠機和自動粘片機的效率匹配，通過調(diào)整設(shè)備數(shù)量配比，實現(xiàn)設(shè)備效率的最大化利用。另外，并不是所有的自動環(huán)氧粘片機都適合搭配自動點膠機使用，要提前進行選型調(diào)研。MRSI和Palomar 自動環(huán)氧粘片機主要是點膠、貼片共軸；Datacon 自動環(huán)氧粘片機一個點膠分軸、一個點膠、貼片共軸；ASM 自動環(huán)氧粘片機則是兩個點膠分軸，一個貼片分軸，而且必須點膠、貼片一體，不能單獨拆分點膠、貼片功能。

3   點膠機的原理

3.1 點膠高度測量

接觸式點膠機對點膠高度的定位要求極高，點膠高度的測量一般選用激光位移傳感器，其相比機械測高的優(yōu)勢是速度快，缺點是應(yīng)對深腔窄槽產(chǎn)品時會出現(xiàn)光學(xué)遮擋問題。激光測高原理如圖1 所示。

圖1 斜射式激光位移傳感器原理

先對相機的鏡頭高度和測高器的鏡頭高度進行校準，保證相機成像清晰度高度滿足測高器的量程范圍，然后以中心點高度為基準，位移高度h，相應(yīng)接收端的光點位移h?，根據(jù)相似三角形的比例關(guān)系，計算得出：

H=ah?sinθ3cosθ1b sin(θ1+θ2)-h? sin(θ1+θ2+θ3) （1）

從而計算出被測面的距離。式中θ1 為發(fā)射光與被測面法線的夾角，θ2 為反射光與被測面法線的夾角，θ3為接收光與光點探測器的夾角，a 為激光反射點與接收透鏡前主面的距離，b 為接收透鏡后主面到成像面中心點的距離^[2]。在實際設(shè)置測高點時要分清發(fā)射端和接收端的相對位置，根據(jù)激光測高器的類型靈活運用，特別是深腔窄槽產(chǎn)品中，更應(yīng)該合理規(guī)避光學(xué)遮擋引起的測高不準確的問題。

3.2 點膠坐標定位

點膠X/Y 位置的定位是采用光學(xué)識別產(chǎn)品特征點，通過識別點的校對建立新的局部點膠坐標系，原理如圖2 所示。

圖2 點膠定位原理

識別點對局部坐標系進行判定和修正，所以初始編程的產(chǎn)品擺放一定要水平，識別點也選擇最清晰無干擾的模型位置。確定X/Y 坐標系后，再根據(jù)測量的點膠高度確定最終的X/Y/Z 三維坐標系，通過光柵尺的閉環(huán)反饋控制實現(xiàn)精確點膠。另外，為保證點膠精度的穩(wěn)定性，點膠針頭需選擇不銹鋼材質(zhì)進行一體加工，材質(zhì)太軟或者針管太細都不利于過程中點膠精度的保持。

3.3 點膠參數(shù)控制

點膠的主要影響參數(shù)如表2 所示。

各種控制參數(shù)間存在相互影響，參數(shù)設(shè)定時需綜合考慮，不能走極端。先根據(jù)膠體的特性確定合適的吸附真空和出膠速度，然后校膠確認提前開閥時間、提前關(guān)閥距離和點膠完成后的保持時間，最后根據(jù)膠量需求調(diào)節(jié)氣壓壓力。使用過程中膠體總量的減少和隨時間出現(xiàn)的特性變化會導(dǎo)致點膠效果出現(xiàn)惡化，需要及時檢查、調(diào)整各項點膠參數(shù)，保證最終點膠效果的穩(wěn)定性。

4   膠體性能對點膠的影響

除點膠機本身性能外，膠體的性能也同樣影響最終的點膠效果。因為點膠機用膠筒儲膠、點膠，膠體容易受重力影響出現(xiàn)分離現(xiàn)象，所以要求膠體應(yīng)該混合均勻，且能長時間保持狀態(tài)穩(wěn)定。從指標上看應(yīng)該是靜態(tài)黏度相對大，利于保持狀態(tài)；動態(tài)黏度相對小，利于點膠；整體保持一個合理的觸變^[3]。膠狀態(tài)均勻穩(wěn)定，可以通過調(diào)節(jié)點膠機參數(shù)適應(yīng)黏度的波動。如果膠的狀態(tài)不均勻穩(wěn)定，容易快速出現(xiàn)銀粉和環(huán)氧樹脂的分離、沉淀現(xiàn)象，則會導(dǎo)致生產(chǎn)的異常波動，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，膠的浪費也會變得很嚴重。同種導(dǎo)電膠不同批次，存在的狀態(tài)、性能差異如圖3 和圖4 所示。另外，膠體最好采用真空攪拌機類設(shè)備進行自動攪拌、脫泡，人工攪膠很難滿足點膠機的使用要求。

圖3 同種膠不同批次攪拌前的狀態(tài)差異

圖4 同種膠不同批次攪拌后的狀態(tài)差異

5   結(jié)束語

自動點膠機在復(fù)雜微波模塊微組裝中的應(yīng)用較廣泛，單獨點膠后既可以自動粘片也可以手工粘片，給用戶提供了多種選擇，不再拘泥于自動環(huán)氧粘片機單一固定的工作模式。自動點膠機的點膠效果也非常出色，遠勝于人工涂膠和絲網(wǎng)印刷。隨著高頻化、小型化的發(fā)展趨勢，接觸式點膠將會越來越難以滿足市場需求；而非接觸噴射式點膠不僅克服了空間局限性，也不需要精準的點膠高度定位，點膠精度、點膠速度、最小點膠直徑和點膠一致性等方面非常有優(yōu)勢，未來也將會占有更多的市場份額。

參考文獻：

[1] 趙航宇.全自動在線點膠機的研制[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2018.

[2] 劉鳳華.自動環(huán)氧粘片的常見問題與處理[J].電子工業(yè)專用設(shè)備,2020.

[3] 劉哲.現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝學(xué)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2016.

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期）