Когда контактное дозирование лучше каплеструйного при производстве миниатюрной электроники?
Почему передовые производители полупроводниковых приборов и SMD выбирают контактное дозирование вместо каплеструйного? Речь о дозировании для таких применений, как корпусирование на уровне пластин, монтаж компонентов 008004, 01005, технологий «корпус на корпусе», «система на чипе», 3D-MID и других. В этой статье мы рассмотрим преимущества обеих технологий и ответим на поставленный вопрос.
Для наглядной иллюстрации рассмотрим историю об эффективной ловле мяча в сильно ограниченном пространстве. Она покажет, почему контактное дозирование выигрывает над другими методами.
Для наглядной иллюстрации рассмотрим историю об эффективной ловле мяча в сильно ограниченном пространстве. Она покажет, почему контактное дозирование выигрывает над другими методами.
Бросание против установки мяча: контактное и бесконтактное дозирование
Рассмотрим пример: Ивану необходимо положить мяч в крошечное узкое место. У него есть два варианта как это сделать:
1) - Установить (контактное дозирование)
Переместить мяч в указанную область и установить в назначенное место (рис. 1).
Рассмотрим пример: Ивану необходимо положить мяч в крошечное узкое место. У него есть два варианта как это сделать:
1) - Установить (контактное дозирование)
Переместить мяч в указанную область и установить в назначенное место (рис. 1).
Рис. 1
2) Бросить (каплеструйное бесконтактное дозирование)
Бросить мяч с дистанции и надеяться, что он приземлится в требуемой очень малой точке (рис. 2).
При сравнении этих вариантов, какой Иван должен выбрать, чтобы максимально точно положить мяч? Установить его или бросить?
Конечно, установка в нужной точке будет лучшим решением. Это наиболее эффективный вариант, позволяет выполнить задачу без проблем. Без сомнений о возможных смещениях или неточностях.
Бросить мяч с дистанции и надеяться, что он приземлится в требуемой очень малой точке (рис. 2).
При сравнении этих вариантов, какой Иван должен выбрать, чтобы максимально точно положить мяч? Установить его или бросить?
Конечно, установка в нужной точке будет лучшим решением. Это наиболее эффективный вариант, позволяет выполнить задачу без проблем. Без сомнений о возможных смещениях или неточностях.
Рис. 2
Что будет, если бросить много мячей с высокой скоростью? Какой будет процент точных попаданий?
То же самое с дозированием. Каплеструйное дозирование – это бросание, контактное дозирование – установка в назначенное место.
То же самое с дозированием. Каплеструйное дозирование – это бросание, контактное дозирование – установка в назначенное место.
Каплеструйное дозирование может быть очень быстрым. Контактное дозирование имеет немного меньшую скорость, но намного точнее. Также, оно позволяет наносить дозы меньшего размера.
Контактный метод оптимально подходит для производства изделий с высокой стоимостью, которые характеризуются непостоянной геометрией, глубокими канавками и плотным расположением отверстий.
Контактный метод оптимально подходит для производства изделий с высокой стоимостью, которые характеризуются непостоянной геометрией, глубокими канавками и плотным расположением отверстий.
Рис. 3 Графическое изображение контактного и каплеструйного дозирования
Рассмотрим детально преимущества двух технологий. В данной статье мы старались представить всесторонний обзор каждой из них.
Преимущества контактного микродозирования
Более плотный шаг дозирования – расстояние между точками материала может быть уменьшено для получения компактного массива.
Это дает возможность создавать массив точек и линий с меньшим расстоянием между друг другом. Например, создать массив шариковых выводов.
Это дает возможность создавать массив точек и линий с меньшим расстоянием между друг другом. Например, создать массив шариковых выводов.
Рис. 4
Динамические линии и создание сложных форм – более гибкое и быстро переналаживаемое создание рисунка дозирования.
Позволяют работать с такими сложными применениями, как технология 3D-MID, «корпус на корпусе», дозирование под монтаж компонентов 01005, 008004.
Возможности микроконтактного дозирования включают динамическое нанесение кривых линий, звездочек, спиралей, кругов, скрещенных линий, замкнутых контуров.
Позволяют работать с такими сложными применениями, как технология 3D-MID, «корпус на корпусе», дозирование под монтаж компонентов 01005, 008004.
Возможности микроконтактного дозирования включают динамическое нанесение кривых линий, звездочек, спиралей, кругов, скрещенных линий, замкнутых контуров.
Рис. 5
Дозирование капель материала с большей высотой – возможность создания капель с большей высотой при одинаковом объеме.
При контактном нанесении прямо на поверхность возможно создавать высокие капли материала, вытягивая их до желаемой высоты и контролируя отделение.
Технология контактного дозирования обеспечивает более высокое соотношение высоты капли к её ширине в сравнении с такими же по объему каплями, нанесенными каплеструйным методом. Это большое преимущество для таких применений, как нанесение шариковых выводов на пластины, дозирование паяльной пасты, нанесение дамбы по технологии «дамба и заливка».
При контактном нанесении прямо на поверхность возможно создавать высокие капли материала, вытягивая их до желаемой высоты и контролируя отделение.
Технология контактного дозирования обеспечивает более высокое соотношение высоты капли к её ширине в сравнении с такими же по объему каплями, нанесенными каплеструйным методом. Это большое преимущество для таких применений, как нанесение шариковых выводов на пластины, дозирование паяльной пасты, нанесение дамбы по технологии «дамба и заливка».
Рис. 5
Меньший износ при эксплуатации и затраты на оборудование – контактное микродозирование не требует интенсивного движения внутренних рабочих элементов в сравнении с каплеструйными дозаторами.
Каплеструйная технология требует от внутреннего механизма работы на предельных скоростях с непрерывным повторением. Такая эксплуатация вызывает повреждения оборудования через некоторое время.
Каплеструйная технология требует от внутреннего механизма работы на предельных скоростях с непрерывным повторением. Такая эксплуатация вызывает повреждения оборудования через некоторое время.
Возможность работы с наполненными жидкостями – такие жидкости, как паяльные пасты, сложны для каплеструйного дозирования.
Новейшая технология контактного микродозирования SynchroPulse компании NSW Automation позволяет дозировать шарики припоя без разрушения и деформации.
Новейшая технология контактного микродозирования SynchroPulse компании NSW Automation позволяет дозировать шарики припоя без разрушения и деформации.
Рис. 6
Отсутствие сателлитов – нежелательных брызг материала, которые образуются при ударе капель о поверхность подложки при каплеструйном дозировании. Контактное дозирование позволяет избежать этой проблемы.
Меньшие точки/линии материала и меньший объем дозирования – контактное дозирование позволяет наносить микрообъемы жидкости и обеспечивает возможность работы с компонентами 008004 и 01005.
Нет физических ограничений для нанесения микроскопических капель жидкости, следовательно, можно дозировать крошечные объемы менее 200 мкм. С помощью каплеструйного дозирования сложно наносить линии материала менее 200 мкм. Расстояние над подложкой при каплеструйном нанесении не оптимально. Контактное микродозирование решает эту проблему, благодаря тому, что кончик дозирующей насадки может подходить ближе к поверхности подложки. Также, это обеспечивает лучшую стабильность и контроль нанесения.
Дозирование в канавки/полости под углом – возможность дозирования под углом в плотно расположенные отверстия или полости со стенками.
Контактное микродозирование позволяет работать с технологиями «корпус на корпусе», «система в корпусе», трехмерными системами на пластиках (3D-MID) и другими. Работа с глубокими полостями, расположенными с высокой плотностью и платами сложной формы, является сложной и зачастую неразрешимой задачей для каплеструйного дозирования из-за дистанции дозирования.
Повышенная точность дозирования – при контактном дозировании при нанесении материала используется движение по оси Z. Применение этой оси позволяет добиться лучшей точности в сравнении с бесконтактным каплеструйным методом.
Меньшие точки/линии материала и меньший объем дозирования – контактное дозирование позволяет наносить микрообъемы жидкости и обеспечивает возможность работы с компонентами 008004 и 01005.
Нет физических ограничений для нанесения микроскопических капель жидкости, следовательно, можно дозировать крошечные объемы менее 200 мкм. С помощью каплеструйного дозирования сложно наносить линии материала менее 200 мкм. Расстояние над подложкой при каплеструйном нанесении не оптимально. Контактное микродозирование решает эту проблему, благодаря тому, что кончик дозирующей насадки может подходить ближе к поверхности подложки. Также, это обеспечивает лучшую стабильность и контроль нанесения.
Дозирование в канавки/полости под углом – возможность дозирования под углом в плотно расположенные отверстия или полости со стенками.
Контактное микродозирование позволяет работать с технологиями «корпус на корпусе», «система в корпусе», трехмерными системами на пластиках (3D-MID) и другими. Работа с глубокими полостями, расположенными с высокой плотностью и платами сложной формы, является сложной и зачастую неразрешимой задачей для каплеструйного дозирования из-за дистанции дозирования.
Повышенная точность дозирования – при контактном дозировании при нанесении материала используется движение по оси Z. Применение этой оси позволяет добиться лучшей точности в сравнении с бесконтактным каплеструйным методом.
Преимущества бесконтактного каплеструйного дозирования
Быстрое нанесение жидкости – жидкость дозируется с более высокой скоростью в сравнении с контактным дозированием.
Бесконтактный метод не подразумевает использование оси Z. Движение дозирующей головы идет только по осям X или Y. Скорость дозирования может достигать 3000 Гц для эпоксидных материалов или 50 Гц для паяльной пасты.
Экономия времени – время, затраченное на технологический процесс, существенно снижается благодаря высокой скорости дозирования.
Дозирующая насадка не сломается – жидкость наносится без физического контакта с поверхностью. Таким образом, нет риска поломки дозирующей насадки и простоя оборудования при её замене.
Бесконтактная технология – каплеструйное дозирование предотвращает возможность повреждения чувствительных к контакту подложек. Благодаря методу дозирования «капля на лету» предотвращена возможность подобных повреждений.
Топология поверхности – поскольку при бесконтактном дозировании нет движения по оси Z, скорость нанесения на разновысотные поверхности выше в сравнении с технологией контактного дозирования. В отличие от контактного метода, нет необходимости тратить время на сканирование поверхности перед началом дозирования.
Остатки материала на кончике дозирующей насадки и колебания воздуха могут повлиять на производительность дозирования и воспроизводимость результатов как контактного, так и бесконтактного каплеструйного методов. Благодаря насадкам изготовленным инженерами компании NSW, вероятность их закупоривания существенно ниже.
Бесконтактный метод не подразумевает использование оси Z. Движение дозирующей головы идет только по осям X или Y. Скорость дозирования может достигать 3000 Гц для эпоксидных материалов или 50 Гц для паяльной пасты.
Экономия времени – время, затраченное на технологический процесс, существенно снижается благодаря высокой скорости дозирования.
Дозирующая насадка не сломается – жидкость наносится без физического контакта с поверхностью. Таким образом, нет риска поломки дозирующей насадки и простоя оборудования при её замене.
Бесконтактная технология – каплеструйное дозирование предотвращает возможность повреждения чувствительных к контакту подложек. Благодаря методу дозирования «капля на лету» предотвращена возможность подобных повреждений.
Топология поверхности – поскольку при бесконтактном дозировании нет движения по оси Z, скорость нанесения на разновысотные поверхности выше в сравнении с технологией контактного дозирования. В отличие от контактного метода, нет необходимости тратить время на сканирование поверхности перед началом дозирования.
Остатки материала на кончике дозирующей насадки и колебания воздуха могут повлиять на производительность дозирования и воспроизводимость результатов как контактного, так и бесконтактного каплеструйного методов. Благодаря насадкам изготовленным инженерами компании NSW, вероятность их закупоривания существенно ниже.
* Замечание - остатки материала на кончике дозирующей насадки и колебания воздуха могут повлиять на производительность дозирования и воспроизводимость результатов как контактного, так и бесконтактного каплеструйного методов. Благодаря насадкам изготовленным инженерами компании NSW, вероятность их закупоривания существенно ниже.
Недостаток каплеструйного дозирования: снижение точности при увеличении расстояния по оси Z до поверхности.
Увеличение дистанции от места выхода материала до поверхности имеет негативное влияние на точность дозирования при бесконтактном каплеструйном методе. Кроме того, жидкости при дозировании «на лету» наносятся с очень высокой скоростью, до 3000 Гц. Это существенно снижает точность дозирования.
Увеличение дистанции от места выхода материала до поверхности имеет негативное влияние на точность дозирования при бесконтактном каплеструйном методе. Кроме того, жидкости при дозировании «на лету» наносятся с очень высокой скоростью, до 3000 Гц. Это существенно снижает точность дозирования.
Рис. 7 При каплеструйном дозировании расстояние по оси Z во время работы находится в диапазоне 0,5 – 5 мм.
Контактное дозирование работает с точной установкой дистанции 0,05 – 0,5 мм от кончика дозирующей насадки до поверхности.
Контактное дозирование работает с точной установкой дистанции 0,05 – 0,5 мм от кончика дозирующей насадки до поверхности.
Указанные значения по оси Z определяются свойствами материала. Некоторые позволяют использовать большую высоту дозирования, другие требуют меньшего диапазона расстояний.
* Замечание - данные на графиках выше были получены в лаборатории компании NSW. Результаты дозирования являются предметом характеристик и свойств материала. Различные материалы требуют применения разных технологий нанесения.
* Замечание - данные на графиках выше были получены в лаборатории компании NSW. Результаты дозирования являются предметом характеристик и свойств материала. Различные материалы требуют применения разных технологий нанесения.
В каком случае контактное микродозирование будет самым лучшим вариантом?
Компания NSW Automation специализируется на технологии контактного дозирования. Движение вдоль оси Z, приближение наконечника максимально близко к поверхности изделия это дополнительное преимущество, которое делает возможным дозирование микроскопических точек материала менее 100 мкм. А также позволяет работать с такими применениями, как «корпус на корпусе», «система в корпусе», трехмерными системами на пластиках, МЭМС, монтажом компонентов 008004.
Используя метод контактного дозирования, системы NSW Automation наносят материал без разбрызгивания и значительно сокращают наличие сателлитов. Помимо этого, отличный динамический контроль объема жидкости позволяет наносить динамические потоки жидкости в каждом цикле дозирования. Эта особенность дает возможность наносить широкий спектр рисунков дозирования на микроскопические корпуса.
Используя метод контактного дозирования, системы NSW Automation наносят материал без разбрызгивания и значительно сокращают наличие сателлитов. Помимо этого, отличный динамический контроль объема жидкости позволяет наносить динамические потоки жидкости в каждом цикле дозирования. Эта особенность дает возможность наносить широкий спектр рисунков дозирования на микроскопические корпуса.
Рис. 8
Может ли каплеструйное дозирование быть эффективным при нанесении микродоз паяльной пасты?
В сравнении с контактным дозированием, бесконтактный каплеструйный метод быстрее и сокращает время технологического этапа. Его недостатком является невозможность безошибочного нанесения микродоз высокоабразивных жидкостей и наполненных материалов, например паяльных паст. Каплеструйное дозирование, в основном, используется для дозирования серебросодержащих эпоксидных материалов, адгезивов и материалов udnferfill для заливки флип-чип кристаллов. А также применений, не требовательных к точности и объему дозы материала.
Какой способ дозирования лучше выбрать в Вашем случае?
Современные электронные приборы постепенно уменьшаются в своих размерах. При появлении новых материалов промышленность требует от производства создания всё более миниатюрных изделий. Это большой вызов для микроскопического дозирования, которое должно обладать высокой точностью и повторяемостью результатов.
Например, сложные дорогостоящие изделия на основе технологий «корпус на корпусе», «система в корпусе», 3D-MID и использующие компоненты 008004, 01005 требуют нанесения микроскопических доз материала. Эти задачи решаются с помощью уникального дозирующего клапана SynchroPulse, производства NSW Automation.
В то же время, каплеструйное дозирование имеет высокую производительность. Но имеет ограничения по нанесению микродоз материала размером 100 мкм и менее, т.к не может быть таким же точным, как контактное дозирование.
Поскольку необходимо учитывать множество факторов, сложно сделать вывод, какой именно из рассмотренных методов является лучшим. В конечном итоге эффективность технологий контактного и бесконтактного каплейструйного дозирования определяется характеристиками и пригодностью применяемых материалов.
Со своей стороны, специалисты компании NSW Automation рекомендуют использование контактного дозирования для производства микроскопических изделий с высокой ценностью.
Например, сложные дорогостоящие изделия на основе технологий «корпус на корпусе», «система в корпусе», 3D-MID и использующие компоненты 008004, 01005 требуют нанесения микроскопических доз материала. Эти задачи решаются с помощью уникального дозирующего клапана SynchroPulse, производства NSW Automation.
В то же время, каплеструйное дозирование имеет высокую производительность. Но имеет ограничения по нанесению микродоз материала размером 100 мкм и менее, т.к не может быть таким же точным, как контактное дозирование.
Поскольку необходимо учитывать множество факторов, сложно сделать вывод, какой именно из рассмотренных методов является лучшим. В конечном итоге эффективность технологий контактного и бесконтактного каплейструйного дозирования определяется характеристиками и пригодностью применяемых материалов.
Со своей стороны, специалисты компании NSW Automation рекомендуют использование контактного дозирования для производства микроскопических изделий с высокой ценностью.