微波組件中的大量電路片、 芯片和微模塊等均采用導(dǎo)電膠進(jìn)行粘接， 由于微波組件具有多品種、小批量的產(chǎn)品特點(diǎn)，手工粘接仍然是其主要裝配方式之一，手工粘接質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和長期使用的可靠性均有較大影響。將多年的手工粘接操作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)工藝規(guī)范相結(jié)合，從準(zhǔn)備、點(diǎn)膠、貼裝、固化和檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)對(duì)手工粘接技巧進(jìn)行了概述，上述經(jīng)驗(yàn)總結(jié)順利獲得長時(shí)間生產(chǎn)驗(yàn)證，對(duì)手工粘接的質(zhì)量和效率均有明顯的提升作用。

微波組件作為軍用電子裝備的關(guān)鍵組件之一，具有芯片集成度高、功能多、體積小、 重量輕和可靠性高等特點(diǎn)，在各型電子裝備中大量應(yīng)用。導(dǎo)電膠作為一種同時(shí)具備粘接性和導(dǎo)電性的膠黏劑，具有良好的環(huán)境友好性、溫和的工藝條件、應(yīng)力小和使用方便等特點(diǎn)，成為電子工業(yè)中必不可少的材料。

微波組件中大量的電路片和芯片等都采用導(dǎo)電膠粘接方式裝配，由于軍用微波組件多品種小批量的特點(diǎn)，手工粘接的方式仍是主要的裝配方式之一。因此，手工粘接不僅在質(zhì)量方面對(duì)產(chǎn)品性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)和長期使用的可靠性有較大影響，而且該工序的生產(chǎn)效率也會(huì)直接影響微波組件的整件產(chǎn)出效率。本文將多年的手工粘接操作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)工藝規(guī)范 相結(jié)合，從準(zhǔn)備、點(diǎn)膠、貼裝、固化和檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)對(duì)手工粘接技巧進(jìn)行了概述，以促進(jìn)手工粘接質(zhì)量與效率的提升。

【01 準(zhǔn)備】

手工粘接前的準(zhǔn)備工作主要包括人員、工具和設(shè)備（含儀器）、物料的準(zhǔn)備。

1.1 人員

人員準(zhǔn)備主要有兩方面，即：技能水平和穿戴防護(hù)的準(zhǔn)備。技能水平方面要求操作人員手指、手腕和手肘穩(wěn)定，手眼協(xié)調(diào)一致，操作人員需已具備相應(yīng)的技能水平，應(yīng)持證上崗。在手工操作的微組裝工藝中，元器件對(duì)靜電極為敏感。穿戴防護(hù)方面則是主要基于產(chǎn)品的特點(diǎn)要求， 操作人員需佩戴防靜電手腕和指套等（如圖1所示），以免對(duì)產(chǎn)品造成靜電損傷或者表面污染。另外，在凈化間操作還應(yīng)滿足凈化間的具體穿戴要求，如穿凈化服、鞋、帽和佩戴口罩等。

圖1 操作人員穿戴要求

1.2 工具和設(shè)備 （含儀器）

手工粘接所使用的工具根據(jù)所粘接物料會(huì)有所差異，但鑷子是粘接的關(guān)鍵工具，而且應(yīng)根據(jù)所夾取的物料選擇合適的鑷子，以免夾傷物料。粘接常用的鑷子有如圖2所示的3種，即：如圖2a所示的普通鑷子，用于夾取各種電路片、模塊；如圖2b所示的精密鑷子，用于夾取元器件；如圖2c所示的芯片鑷子，用于夾取尺寸小、厚度薄的易碎管芯， 如砷化鎵芯片等。

圖2 粘接常用的鑷子

手工粘接使用的主要設(shè)備（含儀器）有點(diǎn)膠機(jī)、烘箱、顯微鏡和萬用表等，如圖3所示。粘接前應(yīng)該確認(rèn)設(shè)備性能正常，具體可依據(jù)設(shè)備或儀器的檢驗(yàn)或使用有效期、指示燈或面板顯示情況來判斷，如果設(shè)備異常，則應(yīng)停止使用。

圖3 粘接主要設(shè)備

1.3 物料

手工粘接所涉及的物料主要包含以下兩類：

   a）待粘物料， 如微波腔體、 電路片、 管芯和微模塊等；

   b）粘接所使用的膠類耗材， 如H20E導(dǎo)電膠、8050導(dǎo)電膠、 高導(dǎo)熱膠、 紅膠和雙組份環(huán)氧膠等。

對(duì)于待粘接物料需進(jìn)行3個(gè)方面的確認(rèn)準(zhǔn)備：

   a）齊套性確認(rèn)，即所配物料與圖紙所要求的型號(hào)、圖形和數(shù)量相符；

   b）待粘接的電路片和芯片等應(yīng)無損傷，另外， 電路片還應(yīng)注意檢查有無毛刺， 如圖4～5所示， 因?yàn)槊滩粌H可能引入大量的多余物， 而且可能在后期裝配和使用過程中產(chǎn)生短路， 對(duì)產(chǎn)品性能和質(zhì)量形成隱患；

圖4 多層微印電路片毛刺

圖5 薄膜陶瓷電路片背面邊緣毛刺

c）應(yīng)采用顯微鏡檢查待粘接的表面情況，應(yīng)確保其干凈、無沾污，如圖6所示，若待粘面污染， 則會(huì)對(duì)粘接強(qiáng)度和接地性能造成極大的影響。

圖6 電路片和腔體表面污染情況

對(duì)于膠類耗材的準(zhǔn)備主要是以下兩個(gè)方面：

  a）依據(jù)粘接工藝規(guī)范和圖紙技術(shù)要求選擇應(yīng)使用的膠類， 如表1所示，尤其應(yīng)注意H20E導(dǎo)電膠與8050導(dǎo)電膠的使用范圍要求（如果粘接至膨脹系數(shù)較大的鋁合金腔體上的陶瓷電路應(yīng)采用8050膠）；

  b）注意膠是否在使用有效期內(nèi)，雙組份膠配制后一般都有嚴(yán)格的有效期要求，超期則禁止使用， 當(dāng)所配制的導(dǎo)電膠靜置時(shí)間較長或發(fā)現(xiàn)膠有明顯分層現(xiàn)象時(shí)應(yīng)重新攪拌后再使用。

表1 粘接對(duì)象與膠的類型

【02 點(diǎn)膠】

手工粘接過程中的點(diǎn)膠主要包含點(diǎn)膠位置膠量控制和點(diǎn)膠圖形。其中，點(diǎn)膠位置主要依據(jù)圖紙所要求的粘接位置， 而膠量控制和點(diǎn)膠圖形則是影響粘接質(zhì)量的關(guān)鍵之一。膠量少會(huì)直接影響粘接強(qiáng)度和接地性， 膠量多則會(huì)直接造成短路或者存在短路風(fēng)險(xiǎn)，如圖7所示。因此，對(duì)于大面積粘接或者外形精度高 （如LTCC等） 的批量產(chǎn)品建議使用自動(dòng)點(diǎn)膠技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)膠，膠量控制更為一致且生產(chǎn)效率也更高。

圖7 芯片膠溢出情況

對(duì)于手工點(diǎn)膠的膠量控制應(yīng)主要從以下方面進(jìn)行操作控制：第一時(shí)間，應(yīng)清楚所粘接物料的需求膠量及溢出情況，理想的粘接器件膠是四周有膠溢出且不超出規(guī)定的粘接區(qū)域；粘接器件四周溢出可見膠量少于75%時(shí)可判斷為膠量偏少；粘接器件四周溢出超出粘接區(qū)域或超過器件厚度的1/2或到頂部時(shí)，可判斷為膠量偏多；其次，應(yīng)從膠點(diǎn)大小進(jìn)行控制， 膠點(diǎn)大小直接影響小尺寸器件粘接，如圖8所示，應(yīng)熟悉各種尺寸的元器件所需膠點(diǎn)直徑， 以便順利獲得調(diào)節(jié)氣壓和出膠時(shí)間對(duì)所點(diǎn)膠點(diǎn)進(jìn)行尺寸控制。

圖8 不同壓力對(duì)應(yīng)的膠點(diǎn)大小 （單位：Pa）

對(duì)于點(diǎn)膠圖形控制 ， 則應(yīng)注意圖形涂覆成“X”“二”“三”“K”“U”“米” 等形狀， 如圖9所示， 或者鋪散涂膠， 分布原則是膠中間多，邊沿少。點(diǎn)膠圖形不能形成封閉圈， 更不能形成“田”型， 以避免后續(xù)貼裝過程中膠層中由于封閉氣體而形成大量孔洞。另外， 點(diǎn)膠時(shí)還應(yīng)注意避開微帶線的位置。

圖9 不同點(diǎn)膠圖形

【03 貼裝】

手工粘接貼裝過程應(yīng)主要從貼裝位置和加壓方式兩方面控制。貼裝位置主要應(yīng)考慮粘接位置可能響射頻性能， 微帶線之間應(yīng)盡量對(duì)準(zhǔn)， 管芯的輸入輸出焊點(diǎn)也應(yīng)對(duì)準(zhǔn)兩邊的微帶線， 避免偏移， 如圖10所示。

圖10 微帶對(duì)齊圖

加壓方式則主要是針對(duì)裸芯片， 由于微波件大量采用未封裝的裸芯片， 其不僅極薄、易碎、易蹦邊， 而且表面分布大量圖形， 極易被工具劃傷， 所以芯片貼裝的加壓過程是避免芯片損傷的關(guān)鍵。鑷子在下壓過程中應(yīng)注意只能壓芯片無圖形的空白處。根據(jù)管芯的圖形分布及厚度， 具體有以下4種加壓方法。

a）中心施壓法

針對(duì)中心區(qū)域無圖形的管芯， 使用閉合的精密鑷子尖端在中心無圖形區(qū)域施壓， 如圖11所示。

圖11 芯片中心施壓圖

b）平行施壓法

管芯的四周有空白區(qū)域， 使用張開的精密鑷子尖端在四邊無圖形區(qū)域分別平行施壓， 如圖12所示。如果管芯表面布滿圖形， 使用張開的精密鑷子尖端平行在管芯焊點(diǎn)處施壓， 注意不能在管芯的輸入輸出位置施壓 （因?yàn)楣苄镜妮斎胼敵鑫恢糜锌諝鈽蚧蛘唠娙荩?/p>

圖12 芯片平行施壓圖

c）對(duì)角施壓法

四邊電路圖形較滿， 只有對(duì)角有空白區(qū)域時(shí)，用張開或者閉合的精密鑷子尖端在管芯的4個(gè)角無圖形區(qū)域逐個(gè)施壓， 只能對(duì)角施壓， 不能同邊施壓， 如圖13所示。

圖13 芯片對(duì)角施壓圖

d）直接施壓法

管芯本身厚度較高時(shí)， 使用精密鑷子夾取管芯兩側(cè)邊直接向下施壓， 如圖14所示。

圖14 芯片直接施壓圖

另外， 芯片貼放過程中還應(yīng)注意逐漸加壓，注意減少水平位移。鑷子下壓過程中應(yīng)注意芯片四周溢出的膠量變化。

【04 固化】

組件、 模塊粘接完成后應(yīng)放入烘箱固化， 常用H20E導(dǎo)電膠與8050導(dǎo)電膠固化溫度與固化時(shí)間如表2～3所示。由于導(dǎo)電膠固化所需的時(shí)間隨著溫度降低需要大大延長， 因此對(duì)于尺寸較大的組件應(yīng)注意適當(dāng)延長固化時(shí)間。另外還應(yīng)注意固化時(shí)不能疊放或者側(cè)放產(chǎn)品， 放入烘箱的產(chǎn)品不能再挪動(dòng)， 避免固化過程中粘接件偏離粘接位置。

表2 H20E導(dǎo)電膠固化溫度與時(shí)間

表3 8050導(dǎo)電膠固化溫度與時(shí)間

【05 檢查】

粘接產(chǎn)品在送檢前需按要求進(jìn)行自檢， 判斷產(chǎn)品是否合格。自檢的目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題， 讓產(chǎn)品100%合格地轉(zhuǎn)入下道工序。根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的常用的檢查方法有以下8種。

a）問題標(biāo)記法

粘接過程中若發(fā)現(xiàn)短路、 導(dǎo)電膠污染等問題，用記號(hào)筆在問題處標(biāo)記， 避免遺漏。檢查時(shí)重點(diǎn)檢查并處理標(biāo)記處。

b）數(shù)量確認(rèn)法

粘接完成后， 剩余待粘物料數(shù)量應(yīng)為零。若有剩余物料， 對(duì)照?qǐng)D紙仔細(xì)檢查產(chǎn)品是否漏粘。

c）微帶對(duì)齊法

檢查管芯、 模塊、 電路片的輸入輸出與兩邊的微帶線是否對(duì)齊， 微帶對(duì)齊法可避免錯(cuò)粘。

d）圖物對(duì)照法

對(duì)照?qǐng)D紙逐個(gè)檢查產(chǎn)品， 圖物對(duì)照法是為了檢查漏粘、 錯(cuò)粘。

e）規(guī)律檢查法

觀察組件各通道的分布規(guī)律， 檢查時(shí)按照規(guī)律采用固定路線進(jìn)行檢查。

f） 垂直目檢法

檢查產(chǎn)品正面是否損壞或有多余膠 ， 垂直目檢法是為了檢查產(chǎn)品錯(cuò)粘、 漏粘、 短路和器件損壞。

g）側(cè)面斜視法

將組件側(cè)斜， 檢查側(cè)面的導(dǎo)電膠是否超過粘接件厚度的75%。超過75%視為不合格， 側(cè)面斜視法是為了檢查產(chǎn)品是否短路。

h）阻值測(cè)試法

將三用表調(diào)到歐姆檔， 黑色表筆放在腔體、載板上或者接地 處， 紅色表筆放在被測(cè)物表面，查看三用表顯示值。電阻、 電容、 電路片阻值正常時(shí)顯示 “OL” （如圖15a所示）， 顯示數(shù)值 （如圖15b所示）說明已經(jīng)短路。

圖15 粘接器件的不同狀態(tài)

【06 結(jié)束語】

本文順利獲得將多年的手工粘接操作經(jīng)驗(yàn)與粘接相關(guān)的工藝規(guī)范相結(jié)合， 從準(zhǔn)備、 點(diǎn)膠、 貼裝、固化和檢驗(yàn)等粘接的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)手工粘接技巧進(jìn)行了總結(jié)概括， 順利獲得長時(shí)間實(shí)際生產(chǎn)， 對(duì)手工粘接的質(zhì)量和效率均有明顯的提升作用。

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