点胶工艺(Dispensing)
点胶是用阀门把胶粘剂按设计的量、路、位涂到工件上;成败只三件事——用什么阀、怎么调、怎么验证胶量与胶路。
是什么
点胶(Dispensing)是用点胶阀/针头把胶粘剂、锡膏、助焊剂、导热胶、UV 胶或灌封料,按设定的量、路径、位置涂布到工件上的工序。它管的是「胶在哪里、有多少、连不连得上」——胶量不足会脱胶、虚粘,胶量过多则溢胶、脏污、干涉装配,路径断了就是功能不良。
点胶是电子组装里最像「手艺活」的一站:同一台设备、同一罐胶,换个针头、变个温度、放半天,结果就不一样。所以它靠的不是手感,而是阀的选型 + 参数的固化 + 胶量与胶路的验证三件事。
常见应用:点红胶(SMT 波峰焊前固定元件)、点 Underfill(底部填充)、点导热硅脂/凝胶、LED 镜头粘接、连接器固定、点锡膏(针转移)、点 UV 胶(pre-cure 定位)、以及灌封前的密封胶。
设备与工装
点胶机 = 运动平台 + 出胶阀 + 供料 + 控制。按阀的出胶原理,主流分四类:
| 类型 | 出胶原理 | 计量特性 | 适用胶 | 优点 | 局限 |
|---|---|---|---|---|---|
| 时间-压力 / 气动(Time-Pressure) | 定压、定时把料从针筒挤出 | 半开环,受黏度影响大 | 低黏度、通用胶、红胶 | 便宜、简单、通用 | 胶量随黏度漂移,一致性一般 |
| 螺杆推进式(Auger/螺杆阀) | 电机转螺杆,容积推进出胶 | 近容积,与黏度较无关 | 中高黏度、导热胶、锡膏 | 胶量稳定、可调、可回吸 | 螺杆磨损、需清洗、怕大颗粒填料 |
| 容积式(Piston/容积阀) | 活塞定量腔推胶 | 真容积计量 | 高黏度、含填料、双组分 | 计量最准、可重复 | 结构复杂、换胶清洗麻烦 |
| 喷射式(Jetting) | 撞针高频撞出胶滴,非接触 | 单点定量、非接触 | 低至中黏度、精密小点 | 快、非接触、可跳点、适合凹凸面 | 对黏度窗口敏感、飞溅/卫星滴风险 |
气动点胶 vs 螺杆推进点胶——怎么分
| 维度 | 气动(时间-压力) | 螺杆推进 |
|---|---|---|
| 计量方式 | 定压定时,开环/半闭环 | 电机容积推进,近闭环 |
| 胶量一致性 | 一般,随黏度/温度/液位变化 | 好,与黏度关系小 |
| 胶量调节 | 调压力与时间 | 调转速与时间 |
| 回吸/防拉丝 | 靠回吸阀或调压 | 天然可反转回吸 |
| 适用黏度 | 低–中(如红胶、低黏胶) | 中–高(导热胶、锡膏、含填料胶) |
| 成本 | 低 | 高 |
| 典型场景 | 通用点红胶、点助焊剂 | Underfill、导热凝胶、精密锡膏点涂 |
判断口诀:黏度低、要求不高、要便宜 → 气动;黏度高、含填料、要准 → 螺杆;要最快、非接触、点小点 → 喷射。
教导盒(Teach Box / Teach Pendant)
点胶机通常配一个手持教导盒或软件界面,用来:
- 示教点位:手动把针头移至每个点胶位置,按「示教」记录下来,机器自动生成点位坐标。
- 设定参数:对每个点设出胶时间、压力/转速、Z 轴高度、点胶后延时、回吸量。
- 建路径:连续涂胶时示教起点/中继点/终点,形成线/圆弧/矩形轨迹。
- 调试与试跑:单步/连续试跑,反复微调,直到胶点大小与路径达要求。
- 存程序:一个机种一个程序号(Recipe),换型时调用,避免每次重调。
教导盒用得好不好,直接决定「换人能不能做出一样的产品」。程序要命名规范、版本受控,并配套一张参数卡(机种 → 程序号 → 针头 → 压力 → 时间)。
常用工装与耗材
- 针头:内径(ID)决定胶线宽度;点小点用细针(如 22–25G),要求高黏度/含填料用大内径。
- 针筒(Syringe)+ 活塞 + 转接头;供料有针筒式与压力桶式(大容量)。
- 固化/定位工装:固定工件,保证针头到工件的间隙一致。
- UV 点胶常见机型如 Metcal DX 系列;点胶设备验收按公司内部清单(如 25-ME30-GEN-220-10 Dispenser 资质)。
关键工艺要素
1. 出胶量 = f(压力/转速 × 时间);先固化「定性参数」再调「定量参数」
| 参数 | 作用 | 典型量级/说明 |
|---|---|---|
| 出胶压力(气动) | 决定出胶速度 | UV 胶约 4.0 ± 0.2 Bar(见下述案例) |
| 出胶时间 | 决定单点胶量 | 小点 0.1–2 s,视胶与针头 |
| 螺杆转速 | 决定容积流量 | 按胶种调,先试跑定窗口 |
| 针头内径 | 决定胶线宽/点径 | 细针 0.2–0.4 mm |
| Z 轴间隙(针头到面) | 决定胶点成形 | 常 0.1–0.3 mm,太小溢胶、太大拖尾 |
| 点胶后延时(Dwell) | 让胶断得干净 | 防拉丝关键 |
| 回吸量(Suck-back) | 破断尾丝 | 气动靠回吸阀,螺杆靠反转 |
| 胶温/环境温度 | 影响黏度→影响胶量 | 黏度对温度极敏感,须稳定 |
经验:先调「压力/转速/时间」把胶量调对,再调「Z 高、延时、回吸」把胶形调好。 两者顺序反了会反复返工。
2. 胶量/胶路验证
- 胶量:称重法(点 N 点称总重 ÷ N,得单点均重)、显微镜/视觉测点径与胶线宽、SPI 式体积检测。
- 胶路:目视/放大镜看路径是否连续、有无断点、有无溢出边界、有无偏移。
- 首件 + 定时抽检:开机首件、每次换胶/换针/换程序后必验;量产按频次抽检(如每班/每 N 件)。
- 关键尺寸落 SOP:点径/线宽上下限、位置公差、胶量与外观允收。
3. 一个真实标定案例(LED 镜头 UV 点胶) 用 Metcal DX-250 UV 点胶、Omnicure Series 1000 固化,对 LED 镜头三只脚点胶后做拉拔测试:
- 点胶时间 2.1 s 固定,压力分别试 3.8 / 4.0 / 4.2 Bar。
- 结论:胶越多,拉拔力越大;压力 4.0 ± 0.2 Bar、时间 2.1 s 兼顾外观与强度可接受。
- 这说明了点胶的两条铁律:胶量必须验证,参数必须落在能同时满足强度与外观的窗口内。
质量要点与常见不良
| 不良 | 现象 | 根因 | 对策 |
|---|---|---|---|
| 拉丝 | 收尾时拖出一根细胶丝 | 回吸不足、点胶后延时太短、胶黏度低、针头抬升太快 | 加回吸/反转、加延时、降针头抬升速度、控胶温 |
| 溢胶 | 胶溢出范围、流入禁区 | 胶量过大、压力/时间过大、Z 间隙过小、胶太稀 | 按验证窗口调量、抬 Z、控黏度、加围坝/挡胶 |
| 缺胶 | 点太小、断点、路径断 | 胶量不足、针头堵塞、供料断、压力不足、气泡顶料 | 通针、查供料与压力、排气、调大时间/压力 |
| 气泡 | 胶点内有空洞 | 胶内含气、混胶带入、针筒未排气、供料吸空 | 离心/真空脱泡、针筒立放排气、控灌装 |
| 偏移/跑位 | 胶点位置偏离焊盘/脚位 | 示教不准、工件定位松、平台松动、程序错 | 重示教、加固定位工装、校平台 |
| 胶量漂移 | 一批比一批多/少 | 胶黏度随温度/时间变化、针筒液位下降、螺杆磨损 | 恒温、定量补压、定期校螺杆/换针 |
| 脏污/污染 | 胶沾到不要沾的地方 | 溢胶、拉丝飞溅、喷射卫星滴 | 调参数、加遮蔽、清洁机构 |
校验与验收
- 设备验收/资质:点胶机按公司设备清单做 buyoff 与资质(如 25-ME30-GEN-220-10 Dispenser);验证安装(IQ)/运行(OQ),新机、搬迁、大修、使用满 3 年后需再确认。
- 推力/拉拔测试:对粘接类点胶,用推拉力计(如 LY-200)做剪切推力和垂直拉拔——夹具上持镜片/元件、下持 PCB,拉伸速度常 5 mm/min,读峰值力(N)。设定合理的下限判据,作为「胶量与固化是否到位」的客观证据。
- 胶量与外观抽检:称重/视觉量化,对照 SOP 上下限;首件与换料后必做。
- 参数固化:机种 → 程序号 → 针头规格 → 压力/时间/转速 → 固化条件的对应表,变更受控并留记录。
- 人员培训:示教、换胶、通针、清洁、异常判定的操作培训与资格确认。
保养要点
- 每班/每换胶清洁针头、混胶管、阀体,防固化堵塞;含填料胶尤其要防沉降。
- 针筒开封后记录时间,超期/超工作时间的胶按报废处理。
- 定期检查螺杆/活塞磨损、密封圈老化、平台与运动机构松动。
- 供料压力、恒温装置、真空脱泡装置的日常点检。
关联标准与文件
- 产品 SOP / WI:点胶程序、胶量/胶路规格、固化条件、外观允收
- 设备验收:25-ME30-GEN-220(ME/IE 设备验收)、Dispenser 资质清单 25-ME30-GEN-220-10
- 胶料 TDS / MSDS:黏度、混合比、工作寿命、固化窗口(如 LOCTITE STYCAST 2850 FT 系列 SHM200445/446)
- 相关条目:灌胶与环氧树脂封装(配比、脱泡、固化)、固化炉与烘烤(热固/光固)、螺纹紧固(同为装配站,工序衔接)
- 检验参照 IPC-A-610(组装外观)与客户外观规范