2016年1月5日 星期二

SMT Gasket 常見問題

SMT Gasket 常見問題





  為了處理EMI問題的接地設計,多會以導電布導電布膠帶導電泡棉金屬箔膠帶作為對策,但市場持續的要求產品需輕、薄、短、小,更又在高階或精密的產品,要求耐候、防震...等,常會令設計人員花費心神。在SMT Gasket (又有人稱SMD gasketPCB gasket)的應用零件出現後,工程人員多了一項對策方式可選擇,不過,常會有對於SMT Gasket的問題,故以下簡單的區分並說明。


■材料來源:
  目前主要的製造廠來自美國及韓國,雖然台灣及中國大陸亦有廠商欲投入開發,但涉及製程與關鍵性技術,至今尚未能有較妥善的產品;或許在未來,此將不再具有生產的技術門檻。本文將以韓國 Doosung  SMT Gasket進行說明。


差異比較:
  與導電布泡棉相比,SMT Gasket的市場售價相對高出許多,往往令人一見價格就斷然拒絕,但在應用上卻有著蠻大的不同;若以技術需求及持續高漲的人力成本考量,或許SMT Gasket才是低價的應用材料選擇。以下為導電布泡棉銅彈片SMT Gasket的比較(A)




  從圖表中,我們可看出差異,但這並不意謂著直接選擇SMT Gasket就對了!關於各種的項目比對,以下分別說明:

差異比較-導電性
   導電布泡棉是藉由外層的導電編織層與機構體接觸,然而接觸面積的多寡,是由內部包覆的材料彈性影響,多半所應用的材質為PU發泡體,在尺寸較薄時,彈性相當微弱,對於貼覆面與接觸面的阻抗將會較高,除非加強壓合。但若在產品內部會在應用時,產生高溫、高濕、晃動...等狀態,PU泡棉將因老化而失去彈性。
   故在上述可能的應用環境,銅彈片SMT Gasket的接觸阻抗是優於導電布泡棉的,不過,若再加入高度的考慮因素,銅彈片可能亦不能維持長期或震盪後的特性。

差異比較-回復力
         為使機構體的間距能夠良好的導通,所選擇的材料零件若有良好的彈性,這樣可增加接觸的面積。銅彈片多以利用金屬本身彎折後的弧度與材質韌性,但彈性疲乏及力矩不足的問題,將需要注意,而導電布泡棉的內部材質(PU)若與銅彈片SMT Gasket相比,彈性自然較弱;SMT Gasket的內部材料為矽膠體,故不會有上述的問題, 回復力最好。

差異比較-尺寸種類
         為了設計上的需要,考量導電性、範圍、回復力...等問題,故需要不同的尺寸以便直接應用。導電布泡棉在這樣的需求上,能廣泛的滿足需求,但銅彈片SMT Gasket因為模具、料帶、自動化平衡...等考量,尺寸規格項目少於導電布泡棉
        不過,如果衡量以銅彈片SMT Gasket的特性優點,或許也不一定要太多的尺寸,畢竟庫存問題與共同設計用料也是設計人員考慮的項目之一。但若同時需要一範圍面積的遮蔽,就不能單以銅彈片SMT Gasket做為對策。

差異比較-黏著性
         對策在於電路板接地側的比較,導電布泡棉的接觸方式是使用導電膠黏貼,而銅彈片SMT Gasket是以錫膏局部覆著,經高溫將錫、電路板及銅彈片SMT Gasket焊接。故導電布泡棉黏著強度較低。
          在小尺寸的應用,因導電布泡棉的膠黏範圍亦更小,故常會在人工貼合後,出現掉落或歪斜的狀況,另外,環境溫度將也會影響導電膠的粘著力,故在進行對策設計時,需要留意。

差異比較-貼覆方式
         SMT Gasket銅彈片在特定的區域或製造考量,設計人員越來越接受並選用,主要因為自動化的生產方式可以降低人工的成本、貼覆位置的準確、避免脫落....等,此與導電布泡棉必須使用人工方式作業不同。



差異比較-耐溫能力
         導電布泡棉在製作的過程,模具需以高溫(170~210度,依實際需求調整) 使熱熔膠膜能將PU及導電布貼合,但這並不表示導電布泡棉可以在高溫的環境下使用。導電布泡棉所使用的導電膠為壓克力系,在高溫的環境下將會產生特性上的變異,此外,PU在長時間的高溫環境下將會脆化。故,若需要在較高溫的環境下使用導電介質材料時,SMT Gasket銅彈片比較適當。



差異比較-碰撞變形
         電子產品的製程中,可能需要在SMT作業後或將PCBA組裝於機構體時,會經由人員傳遞、 將PCBA放置於靜電槽容器、各種在PCBA上方施予加工動作...等,然而可能碰觸導電介質材料,在一定的物理外力接觸或撞擊,銅彈片將會存在變形的風險,導電布泡棉可能因此掉落或歪斜。
         SMT Gasket因本身主結構材質為矽膠,在物理外力接觸或撞擊時,較能因為良好的彈力特性而復原或緩衝。



成本問題:
         SMT Gasket的市場價格明顯的高於銅彈片導電布泡棉,這往往在對策選擇前令人質疑。不過,在上述的特性比較後及電子產業持續面臨的成本壓力問題,以下探討:

1.持續提高的人力成本?
         導電布泡棉在生產作業安排時,組裝產線需要設定並準備作業人員、需要教育訓練、需要準備環境、需要分發物料、需要黏貼時間、需要目視檢驗...等。倘若在尺寸小的材料貼覆時,更要擔心貼合狀況;如果增加人工作業的考量,或許 SMT gasket並不一定較昂貴,反而助於降低成本。

2.可能面臨的缺工問題?
         電子產品生產作業,往往會在年節、突然的需求、特殊的事件,造成組裝作業的人力不足,又因為持續難以招聘作業人員的大環境,人事成本的壓力,不便聘用長期的正職員工.......如此如此。
         自動化生產作業衍然以為各企業希望精進的目標,為的就是因應直接人力資源影響整體運作及發展。SMT Gasket的選用並不代表可減少多少的人力資源支應,但可知道的,或許可轉將人力資源用於更需要的地方。

3.可靠性問題?
         SMT Gasket的表層為錫銅合金,可助於焊接及良好的低阻抗特性,更不易氧化而產生影響;主體結構為矽膠,除了防止變形另可有吸收震動的優點。無論是儲存安全、製程品質影響或產品應用的長期可靠性,都能優於導電布泡棉銅彈片。
尺寸選擇:
         SMT Gasket有多種的標準尺寸,無論小型電子產品或大型家用電子都可選擇適當的項目進行應用,尺寸規格表如下(B) ,若有其他尺寸應用問題,再請與業務人員詢問。









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