原材料价格上涨导致焊膏成本负担加重|利用点胶机提高使用效率以降低成本

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原材料价格上涨带来的焊膏成本负担增加|利用点胶机提高使用效率以降低成本

关于本文

近年来,受金属价格上涨影响,焊膏价格也随之攀升。
以典型的无铅焊料SAC305为例,受锡、银、铜价格上涨的背景影响,其价格较2020年上涨了3倍以上。作为消耗品的焊膏价格上涨会影响产品单价,因此亟需应对成本上升的问题。
另一方面,焊膏不仅在电子领域,在广泛的电子元器件生产中也是不可或缺的材料,要在保持质量的同时大幅减少使用量并非易事。

本文将结合与印刷工艺的对比,介绍在焊膏涂布工艺中,通过高效、无浪费地使用材料,利用点胶机来抑制因价格上涨而导致的成本增加的方法。

什么是焊膏涂布?

焊锡涂布是指将电子元器件电气接合所需的焊锡,以适当的量配置到印制电路板(基板)等必要位置的工序。焊锡涂布主要使用焊锡膏,通过印刷机或点胶机进行涂布。

焊膏涂布方法

①通过印刷机(丝网印刷)进行涂布

在印刷机中,将焊锡膏供给到根据涂布图案开孔的印刷掩膜(以下简称掩膜)上,通过刮刀挤压来配置焊锡膏,因此可以一次性进行大范围涂布,但由于涂布量是由掩膜的厚度来控制的,因此难以改变涂布的厚度(涂布量)。

②通过点胶机进行涂布

点胶机虽然可以自由自在地改变涂布量,但如果涂布位置较多,则需要花费时间。

焊膏涂布方法 印刷机与点胶机对比

涂布方法 优势 缺点
印刷机 通过丝网印刷涂抹焊锡
  • 可一次性涂布大范围
  • 可进行高速处理
  • 易于实现少品种大批量生产
  • 残留在掩膜版上的材料会造成浪费
  • 涂布形状和布局受限
  • 每种工件品种都需要掩膜
  • 难以应对凹凸面等的涂布
点胶机 通过点胶机涂抹焊锡
  • 材料使用效率高
  • 易于更改涂布量和涂布形状(图案)
  • 可以对有凹凸的基板进行涂布
  • 易于进行多品种少量生产
  • 不适合大范围涂布
  • 大量处理耗时长

根据上述优缺点,印刷机和点胶机需要根据生产规格和工件形状进行区分使用。

项目 印刷机 点胶机
对象工件 焊点多且
涂布量恒定的基板
焊接点较少且
涂布量不同的基板
工件形状 平面 平面/凹凸
适用用途 少品种大批量生产 多品种小批量生产
材料损耗 多 少

虽然根据表格进行区分使用很重要,但根据生产工序的不同,有时也需要同时使用印刷机和点胶机,因此必须根据产品和工序选择并组合最合适的方案。

点胶机涂布焊锡的课题

以上介绍了焊膏的涂布方法,但由于以下课题,使用点胶机进行焊膏涂布被认为难以实现持续稳定的涂布。

  1. 焊锡膏的配方和焊锡粒径不同,涂布的难易度和稳定性也会有所差异
    虽统称为焊锡,但根据性能和目的的不同,其配方也会发生变化,因此涂布性完全不同。
  2. 焊锡颗粒容易堵塞喷嘴
    由于焊锡膏中含有大量的焊锡合金粉末,在进行微量涂布并使用细喷嘴时,容易发生堵塞。
  3. 非接触式吐出控制困难
    基于上述焊锡的性质,特别是在使用喷射点胶机进行定量、连续、稳定的涂布时非常困难。

为了解决这些课题,我司开发了全球首款实现焊膏非接触式稳定涂布的“HyperSolderJet”。

我司新解决方案
焊锡膏喷射点胶机
“HYPER SOLDERJET®”

“HyperSolderJet”是一款能够非接触式稳定喷射焊膏的喷射点胶机。通过彻底分析堵塞原因,利用独特结构和新技术实现了稳定的微量涂布。此外,通过根据焊膏配方差异优化涂布条件,进一步提高了稳定性。该技术也可应用于含颗粒的膏体,支持银浆(Ag paste)和金浆(Au paste)的非接触式涂布。

此外,它不仅抗堵塞能力强,还实现了φ100μm(1mm的十分之一)的点涂,即在肉眼无法辨别的超微小区域进行涂布。

Type8 φ100μm
100万次点胶后
SOLDER JET

该涂布技术适用于智能手机、PC电源电路以及车载电子设备所用二极管的夹片安装,能够应对窄间距部位防止溢出和桥接等高精度涂布需求。此外,它还被应用于精度要求极高的晶体元件封装工序中。

有关HYPER SOLDERJET®的规格等详细信息,请参阅以下宣传册。

HYPER SOLDERJET®

锡膏喷射

 

激光焊接系统介绍

焊接

在使用焊膏进行贴装时,需要先涂抹焊膏,再通过加热使其熔化以完成接合。其中一种代表性的方法是回流焊。回流焊是表面贴装技术(SMT)中常见且被广泛采用的焊接方法之一。在涂抹焊膏后,通过回流焊炉进行加热,使焊膏熔化、接合,最后经冷却固化,从而完成贴装。


然而,随着电子设备功能日益强大,使用不耐热元件的情况也在增加。在对基板整体进行均匀加热的回流焊过程中,可能会导致不耐热的贴装元件发生变形或劣化,从而引发成品故障。

通过激光照射进行焊锡接合

因此,“激光焊接”备受关注,它通过照射激光使局部发热,从而熔化焊膏并进行接合。由于激光焊接仅对照射部位进行局部加热,因此可以将对非接合部位的热影响降至最低。


为了避免因热量导致的产品不良,我司提供了一套解决方案,可在同一系统中实现焊膏的局部涂布以及激光的局部熔化与接合。



DISPENSE
LASERMASTER
LASERMASTER

解说视频



有关DISPENSE LASERMASTER规格等详细信息,请参阅下方的宣传册。

DISPENSE LASERMASTER

DISPENSE LASERMASTER

 

回流焊与激光焊接的比较

项目 回流焊 激光熔融
加热对象 整个基板 焊点
接合处理 可一次性焊接多个接点 单独焊接
返工 不适用 适用
条件设定 容易(成熟技术) 困难(依赖材料)
适用用途 适用于接合点较多的基板 适用于包含不耐热元件的基板组装

总结

在选择焊膏涂布方式时,根据生产量、涂布精度、对象物形状及材料特性来选择最佳方法至关重要。近年来,由于贴装元件和基板形状的多样化,通过印刷方式进行高精度焊膏涂布的情况变得越来越困难。相比之下,点胶机能够灵活应对各种涂布需求,因此可以针对各种基板和工件形状实现稳定的涂布。

此外,针对焊膏价格上涨的问题,由于印刷工艺特性容易产生材料损耗,而点胶机仅需涂布所需量,因此有望通过减少材料浪费来实现成本削减。

综上所述,点胶机进行焊膏涂布的应用前景将愈发广阔。关于焊膏涂布的相关课题及最佳方案探讨,欢迎随时咨询拥有多年涂布技术积累的武藏高工(Musashi Engineering)。

推荐宣传册

点胶机

锡膏喷射

 

其他涂布装置

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