“在SMT中，紅膠工藝和錫膏工藝是兩種常用的焊接方法，雖然它們的目的都是將電子元件固定在PCB上，但這兩種工藝在材料、設(shè)備、操作流程和產(chǎn)品應(yīng)用方面存在明顯的區(qū)別。今天就來(lái)詳細(xì)介紹下我們經(jīng)常聽(tīng)到但卻不太常用的“紅膠”工藝。”

KiCad 的 PCB 中存在兩個(gè)其他 EDA 工具中不太常見(jiàn)的層：F.Adhesive 以及 B.Adhesive：

經(jīng)常有小伙伴問(wèn)這兩個(gè)層有什么作用？好像在 PCB 和封裝設(shè)計(jì)中都很少用到。

我們可以把這兩個(gè)層稱為膠水層或點(diǎn)膠層。它們的作用有點(diǎn)類似 Paste 助焊層：助焊層與PCB 的實(shí)體無(wú)關(guān)，用于制作鋼網(wǎng)，所以貼片器件的焊盤都會(huì)出現(xiàn)在助焊層上，這些位置都會(huì)刷上錫膏。

點(diǎn)膠層的作用與其類似，但用于表示需要點(diǎn)紅膠的位置。相比錫膏工藝而言，點(diǎn)膠工藝并不常用，且只與 SMT 制造相關(guān)，因此很多電子工程師并不清楚點(diǎn)膠工藝的細(xì)節(jié)。

紅膠工藝的定義

紅膠工藝是指在 SMT 生產(chǎn)中，將紅色膠粘劑（通常是環(huán)氧樹(shù)脂膠）點(diǎn)涂在 PCB 上為 SMD 貼裝所設(shè)計(jì)的指定位置。用于臨時(shí)固定表面貼裝元件（SMD），防止它們?cè)诤罄m(xù)的焊接過(guò)程中脫落或移位。

SMT 紅膠工藝方法利用紅膠的熱固化特性，通過(guò)印刷機(jī)或點(diǎn)膠機(jī)將紅膠填充在兩個(gè)焊盤之間，然后經(jīng)過(guò)貼片和回流焊完成固化焊接。最后，通過(guò)波峰焊時(shí)，只需將表面貼裝面過(guò)波峰，無(wú)需使用治具即可完成焊接過(guò)程。

常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景

1）PCB 雙面都有大尺寸或較重的 SMD 元件

這是在實(shí)際生產(chǎn)中最常見(jiàn)的情況。這類電路板需要經(jīng)過(guò)兩次回流焊（一次用于頂面，一次用于底面）。在進(jìn)行第二次回流焊時(shí)，第一次焊接好的那一面的錫膏會(huì)再次熔化。由于這一面是朝下的，尺寸較大或較重的元件可能會(huì)因自身重量從焊盤上脫落、浮起或移位，從而導(dǎo)致焊接缺陷。

解決方案：在這些元件的側(cè)面點(diǎn)涂紅膠，如下圖所示。有了紅膠，在第二次回流焊期間，元件被預(yù)先固定，不會(huì)因?yàn)殄a膏的再次熔化而脫落或移位。

常見(jiàn)元件類型：大尺寸的貼片電容/電感/晶振/變壓器/SMD插座，以及其他較重的SMD元件。

2）對(duì)防振動(dòng)或抗沖擊要求高的產(chǎn)品

如果 PCBA 在組裝或使用過(guò)程中會(huì)經(jīng)受劇烈的振動(dòng)或沖擊，可能會(huì)要求對(duì)某些元件使用紅膠以增強(qiáng)機(jī)械固定，防止在使用過(guò)程中松動(dòng)。

例如，在我們之前的一個(gè) PCBA 項(xiàng)目中，客戶使用超聲波焊接來(lái)進(jìn)行外殼組裝，這會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)和沖擊。PCBA上的一個(gè)保險(xiǎn)絲因此變得松動(dòng)，所以客戶要求在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)該保險(xiǎn)絲使用紅膠，以增加其固定的牢固性。

3）PCB 或元件平整度不佳的產(chǎn)品

如果PCB或元件底部不平整，元件在回流焊過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生移位或浮起。用紅膠預(yù)先固定元件有助于提高焊接良率。

例如，我們?cè)?jīng)有一個(gè)產(chǎn)品，其中一個(gè)電感的平整度不是很好，在回流焊過(guò)程中，錫膏會(huì)流到元件下方，當(dāng)焊料凝固時(shí)會(huì)將元件頂起，造成浮高虛焊的缺陷。在元件兩側(cè)點(diǎn)涂紅膠可以預(yù)先固定它，從而提高良率。

以上是在實(shí)際生產(chǎn)中比較常見(jiàn)的幾種使用紅膠的場(chǎng)景。當(dāng)然，還有其他情況可能也會(huì)使用紅膠工藝，這里就不一一列舉了。

紅膠工藝的使用方法

對(duì)于小批量訂單，通常選擇手工點(diǎn)膠。

對(duì)于數(shù)量較大的訂單，則使用刮膠工藝或自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)，這有助于控制膠水的一致性。

將紅膠精準(zhǔn)地涂敷到 PCB 上，主要有兩種主流工藝：

• 刮膠（印刷）工藝：類似于印刷焊錫膏，使用一塊特制的鋼網(wǎng)，其上開(kāi)有對(duì)應(yīng)位置的孔。通過(guò)刮刀將紅膠壓過(guò)鋼網(wǎng)孔，使其精準(zhǔn)地印刷到 PCB 的指定位置。這種方法速度快、效率高，適合大批量生產(chǎn)。

• 點(diǎn)膠工藝：使用自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)，通過(guò)氣壓控制，將紅膠從細(xì)小的針嘴中“點(diǎn)”到PCB上。點(diǎn)膠的形狀、大小和數(shù)量都可以通過(guò)程序靈活控制，非常適合元器件種類繁多或不規(guī)則的電路板。

涂敷完成后，貼片機(jī)將元器件貼裝上去，紅膠的粘性會(huì)初步固定元件。隨后，PCB 板進(jìn)入固化爐（通常是回流焊爐），在約150℃的高溫下，紅膠會(huì)發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，從膏狀變?yōu)閳?jiān)固的固體，從而實(shí)現(xiàn)永久性的牢固粘接。

紅膠工藝 VS 錫膏工藝

當(dāng)采用點(diǎn)膠工藝時(shí)，紅膠在點(diǎn)數(shù)較多的情況下很容易會(huì)成為整條 SMT 貼片加工生產(chǎn)線的瓶頸。

紅膠工藝與制作治具，哪個(gè)更省錢？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：

• 小批量、打樣階段：紅膠工藝更省錢。

• 大批量、長(zhǎng)期生產(chǎn)：制作治具更省錢。

制作治具主要是 NRE 成本，當(dāng)產(chǎn)品已定型，進(jìn)入到中到大批量生成階段比較合適。相對(duì)的，如果還在早期打樣或試產(chǎn)階段，因?yàn)榭赡茏兏l繁，用治具的方式就不太劃算了。

結(jié)束語(yǔ)

最后以兩個(gè)常見(jiàn)的 SMT 紅膠作為總結(jié)：

問(wèn)：SMT組裝中什么時(shí)候需要使用紅膠？

答：當(dāng)雙面板上有較重的元件，且這些元件在回流焊過(guò)程中容易發(fā)生位移時(shí)，就必須使用紅膠。

問(wèn)：紅膠是如何增加SMT生產(chǎn)成本的？

答：它會(huì)增加材料費(fèi)用、點(diǎn)膠/固化所需的人工成本，并延長(zhǎng)交付周期。