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不用焊接!一种“另类”PCB元器件安装法,你知道吗?

2018-10-31
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在PCB板上通过焊接来组装电子元器件最为常见,但不是唯一的方式。有一种非焊接的工艺可通过导电环氧树脂把电子元器件粘接在PCB板子上。在汽车、航空、精密仪器等领域都时常会看到导电环氧树脂的应用。导电环氧树脂不用焊接的特点也使得其在维修的场合以及DIY电子爱好者中时常被采用。


同时有一些专门为导电环氧树脂安装而设计的电子元器件,不支持焊接工艺。因此经常发现有客户购买了只适用于导电环氧树脂安装的电子元器件,却使用焊接的方式来安装。本文主要介绍导电环氧树脂在PCB板元器件安装上如何应用。

为什么要用导电环氧树脂?


导电环氧树脂也叫做导电胶,该材料以环氧树脂为基体材料与导电填料复合而成。导电环氧树脂的固化温度比焊锡的温度要低很多。而且这类胶水比焊料更加柔软,能够更好地承受振动。因此导电环氧树脂主要用在机械冲击以及热冲击风险很高的场合,以及一些对机械冲击以及热冲击敏感的电子元器件的安装。比如说在反复的热循环以及机械冲击的恶劣环境下,使用导电环氧树脂安装陶瓷电容以及铁氧体磁珠是个不错的选择。


如何选导电环氧树脂安装的元器件?

Digi-Key网站中,在产品(如电容)的特性选项里,“环氧树脂安装”指的即是支持导电环氧树脂安装方式(Epoxy Mounting)。

图1,Digi-Key网站中,电容产品的特性选项


导电环氧树脂也有自身存在的问题。导电环氧树脂本身容易吸水,普通的镀锡的元器件端子容易氧化,增加导电环氧树脂与元器件端子的接触电阻。因此需要配合特别设计的电子元器件来使用。


 比如TDK以D结尾的CGA系列陶瓷电容,专门针对导电环氧树脂安装方式,使用AgPdCu作为元器件端子镀层,可以有效防止氧化。这里要特别注意的是,有些特殊设计陶瓷电容只支持导电环氧树脂安装方式(Epoxy Mounting only),回流焊以及普通焊接都是不支持的。


TDK专门针对导电环氧树脂安装方式的CGA系列陶瓷电容详情,可点击此处查看。


图2,仅支持导电环氧树脂安装方式(Epoxy Mounting only)的元器件

使用导电环氧树脂三要素

  • 要素一:正确的安装流程


导电环氧树脂安装与焊接安装在生产流程上很相似。

导电环氧树脂安装

焊接安装

涂导电环氧树脂

涂焊锡膏

放置元器件

放置元器件

固化

加热/回流焊

冷却(如果加热固化的话)

冷却

一般来说导电环氧树脂安装固化的时间相比焊接安装的时间要长。并且要保证固化温度合适,否则导电环氧树脂可能无法完全固话。


  • 要素二:适当的用量

涂导电环氧树脂时需要注意使用的量,过量的导电环氧树脂可能会增加短路的风险,过少的导电环氧树脂可能会造成物理连接不牢固。


图3,环氧树脂用量


  • 要素三:选择合适的种类


导电环氧树脂的种类一般有两种,一组份(One Part)导电环氧树脂(只有一种成分)与二组份(Two Part)导电环氧树脂(两种成分,使用前需要混合)。


两种导电环氧树脂对比如下表:


导电环氧树脂,一组份

导电环氧树脂,二组份

混合

不需要混合

使用前需要混合

固化温度

高(有些可以高至150

低(有些可以低至室温)

冷却/冷冻

一般需要,有时需要冷冻

一般不需要

总结

总之,使用导电环氧树脂进行PCB组装的优点是不需要焊接,且在机械冲击、热冲击大的应用场合有较好的表现。 

 


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