lutowanych, ³¹cz¹ce ze sob¹ tylko wybrane
pary styków,
q
po³¹czenie z anizotropowo przewodz¹-
cym klejem, które przewodz¹ jedynie pod
pewnym naciskiem, co pozwala na równo-
mierne nak³adanie kleju na pod³o¿e,
q
po³¹czenie z klejem bez przewodz¹ce-
go wype³niacza; klej bez wype³niacza me-
talicznego jest z natury nieprzewodz¹cy,
a jedynie zapewnia kontakt elektryczny
styków podzespo³u i pod³o¿a.
Obecnie w technice monta¿u powierzchnio-
wego SMT najbardziej rozpowszechnione
jest stosowanie klejów przewodz¹cych izo-
tropowo ICA (Isotropically Conductive Ad-
hesive), dostarczanych w postaci pasty
lub folii. Materia³ ten to substancja klej¹ca
(lub termoutwardzalna), wype³niona du¿¹
iloci¹ metalowego py³u (wagowo 60% do
80%). Podczas klejenia z py³u metalowe-
go powstaje przestrzenna sieæ przewo-
dz¹ca. Przewodz¹cym wype³niaczem jest
najczêciej specjalna mieszanina p³atków
i kuleczek srebrnych o rednicy najczê-
ciej od 1 do 20
µ
m. Stosowane s¹ te¿ in-
ne materia³y, jak np. stop srebra z platyn¹,
z³oto, mied, nikiel, aluminium lub grafit. Po-
niewa¿ klej ICA jest materia³em przewodz¹-
cym, wiêc powinien byæ nak³adany tylko na
³¹czone kontakty, w przeciwnym przypad-
ku mog¹ powstawaæ zwarcia z s¹siednimi
kontaktami.
Kleje przewodz¹ce anizotropowo ACA (Ani-
sotropically Conductive Adhesive) dostar-
czane w postaci pasty, lub folii, sk³adaj¹ siê
z substancji klej¹cej, w której rozprowa-
dzono znacznie mniejsz¹ iloæ metaliczne-
go wype³niacza (wagowo ok. 20%, objêto-
ciowo ok. 5%) w postaci ziarenek o wiel-
koci od 3 do 10
µ
m. Metalicznym wype³-
niaczem s¹ w danym przypadku kuleczki
polimerowe pokryte niklem, z³otem, lub ich
kombinacj¹. Z tego powodu klej ten nie
jest sam z siebie przewodz¹cy, a dopiero
w procesie monta¿u dochodzi do bezpore-
dniego kontaktu elektrycznego pomiêdzy
³¹czonymi elementami (st¹d okrelenie
klej anizotropowy). Dziêki temu przy wy-
konywaniu po³¹czeñ elektrycznych z wy-
korzystaniem kleju ACA zwarcia pomiêdzy
s¹siednimi stykami nie wystêpuj¹.
Przy trzeciej metodzie (z klejem bez przewo-
dz¹cego wype³niacza) kontakty elektryczne
stykaj¹ siê bezporednio, a klej s³u¿y jedy-
nie do zamocowania elementów.
W zasadzie wartoæ rezystancji po³¹cze-
nia klejonego nie zale¿y od rezystywnoci
samego kleju ³¹cz¹cego kontakty elektrycz-
ne. W przypadku wszystkich trzech metod
po³¹czeñ klejonych rezystancja przejcia
zawiera siê w granicach od 1 do 100
m
Ω
/mm
2
i mo¿na j¹ ustaliæ eksperymental-
nie. Rezystancja przejcia kontaktów ³¹-
czonych klejem jest porównywalna z po³¹-
czeniami lutowanymi.
Radioelektronik Audio-HiFi-Video 9/2003
W monta¿u
powierzchniowym
alternatyw¹ dla po³¹czeñ
lutowanych jest
stosowanie klejów
przewodz¹cych.
Z
nana jest szkodliwoæ o³owiu dla
zdrowia cz³owieka. Najlepszym
przyk³adem mo¿e byæ obowi¹zu-
j¹cy od dawna zakaz u¿ywania
rur o³owianych w wodoci¹gach dostarczaj¹-
cych wody pitnej. Z drugiej strony, wci¹¿
jeszcze najpowszechniej stosowanym
w urz¹dzeniach elektronicznych lutowiem
jest stop cyny z o³owiem (nie licz¹c innych
dodatków). Jednak¿e miêdzynarodowe
organizacje ekologów dopatruj¹ siê w wyko-
rzystywaniu w³anie takich lutów cynowo-
o³owiowych jednej z przyczyn zanieczy-
szczania naszego rodowiska. Stop cyny
i o³owiu charakteryzuje siê, jak wiadomo,
stosunkowo nisk¹ temperatur¹ topnienia,
co podczas monta¿u zmniejsza nara¿enie
na szok termiczny podzespo³ów i przewo-
dz¹cych cie¿ek na p³ytach z obwodami
drukowanymi. Szczególnie wa¿ne jest to
w przypadku monta¿u podzespo³ów o kon-
strukcji FBGA (Fine-Pitch Ball Grid Array),
np. z obudowami typu FBGA224 o wymia-
rach 16 x 16 mm, maj¹cymi 224 kuleczki lu-
towia rozmieszczone w rastrze 0,8 mm.
Stosowane dotychczas lutowia to stopy
Sn63Pb37 (temperatura topnienia 183
o
C)
lub Sn62Pb36Ag2 (179
o
C). Ekologiczn¹
alternatyw¹ s¹ lutowia w postaci stopów
nie zawieraj¹cych o³owiu, takich jak np. Sn-
Ag-Cu, albo Sn-Ag-Bi-Cu. Stopy te maj¹
jednak znacznie wy¿sz¹ temperaturê topnie-
nia wynosz¹c¹ oko³o 220
o
C i s¹ dro¿sze.
£¹czone elementy musz¹ zatem wytrzy-
maæ przez trwaj¹cy oko³o 10 sekund proces
lutowania temperaturê oko³o 260
o
C, co dla
wielu podzespo³ów wra¿liwych na tempera-
turê jest wartoci¹ graniczn¹, w szczególno-
ci dla p³yt z laminatu epoksydowego z w³ók-
nami szklanymi.
W przypadku dominuj¹cego obecnie mon-
ta¿u powierzchniowego (SMT) interesuj¹c¹
alternatyw¹ dla po³¹czeñ lutowanych jest
stosowanie klejów przewodz¹cych. W tabli-
cy zestawiono pod³o¿a ró¿nego rodzaju
i mo¿liwoæ stosowania w ich przypadku
po³¹czeñ lutowanych lub klejonych.
Rozró¿nia siê trzy metody klejenia (rys.):
q
po³¹czenie z izotropowo przewodz¹cym
klejem, najbardziej zbli¿one do po³¹czeñ
KLEJENIE ZAMIAST LUTOWANIA
Pod³o¿e Lutowanie
Klejenie
Laminaty epoksydowe FR4/FR5
+
_
Folie poliimidowe
+
+
Al
2
O
3
(technika hybrydowa)
+
+
Folie poliestrowe (PET)
_
+
Folie poliestrowe (PEN)
+
+
Wypraski MID*
_
+
Mo¿liwoci stosowania po³¹czeñ lutowanych i klejo-
nych dla ró¿nych pod³o¿y
* MID _ Moulded Interconnect Device (profilowane ele-
menty po³¹czeniowe)
Klej przewodz¹cy izotropowo
Klej przewodz¹cy anizotropowo
Klej bez przewodz¹cego wype³niacza
Podzespó³
Wype³nienie
przewodz¹cym
klejem
Pod³o¿e
Pod³o¿e
Pod³o¿e
Podzespó³
Wype³nienie
klejem prze-
wodz¹cym
Podzespó³
Klej nieprze-
wodz¹cy
Klejenie w porównaniu z lutowaniem wy-
kazuje lepsze w³aciwoci mechaniczne
dziêki mniejszym naprê¿eniom termicznym.
Z punktu widzenia niezawodnoci po³¹czeñ
ogromne znaczenie ma równie¿ jakoæ me-
talizacji podzespo³ów i cie¿ek po³¹czenio-
wych. Z tego wzglêdu pierwszymi zastoso-
waniami praktycznymi by³y bloki elektroniki
steruj¹cej dla potrzeb motoryzacji, to znaczy
tam, gdzie warunki pracy zmieniaj¹ siê
w szerokich granicach temperatur, wilgotno-
ci i wstrz¹sów i wymagana jest ¿ywotnoæ
10
÷
15 lat.
Po³¹czenia wykonywane przy pomocy klejów
anizotropowych lub klejów bez wype³niacza
nadaj¹ siê szczególnie w przypadku podze-
spo³ów typu QFP (Quad-Flat-Pack) z 160
kontaktami. Próby wykaza³y, ¿e zapewniaj¹
przy tym rezystancjê przejcia kontaktów
mniejsz¹ ni¿ 10 m
Ω
oraz doskona³¹ me-
chaniczn¹ wytrzyma³oæ przy monta¿u na
Trzy metody klejenia a _ z klejem przewodz¹cym
izotropowo, b _ z klejem przewodz¹cym anizotropo-
wo, c _ z klejem bez przewodz¹cego wype³niacza
a)
b)
c)
A¯ POWIERZCHNIOWY _ KONSTRUKCJA I TECHNOLOGIA
A¯ POWIERZCHNIOWY _ KONSTRUKCJA I TECHNOLOGIA
≤
50
µ
m
5
÷
10
µ
m
0
÷
1
µ
m
