小型化是行业必然发展趋势,现在相当一部分的表面贴装,由于组装空间,造型,方便等原因影响,其MSD元件都是在FPC上面贴片后完成整机的组装,目前FPC在计算机,
PFC表面贴装SMT的工艺要求,还是与传统硬板PCB的SMT解决方案有很大很多的不同之处。要想做好FPC的SMT工艺,最重要的就是减少板子不平整导致的虚焊了。一般FPC产品基本都有补强贴附,做为组装时的固定与支撑,补强材质一般为FR4和铝片,钢片三种。补强所使用的一般为3M胶和热固胶两种形式。3M胶补强工艺简单,价格便宜,3M胶属于半凝固类型,容易在过程中吸收空气中的水分导致受潮,然后过炉受热膨胀,气泡加大,导致锡膏焊盘不共面,形成虚焊,如不提前预防,炉后会有较多虚焊,假焊等不良;FPC的板子硬度不够,较柔软,弹性,大部分FPC的补强基本都是使用3M补强;如果不使用专用载具,就无法完成定位,传输,印刷,贴片,回流焊,AOI测试,分板等基本工序;热固胶工艺复杂,成本高,无气泡产生,但是脆性较强,只有一些要求极高,且金属补强产品用到。
下面我们就从生产前的预处理,印刷,贴片,回流焊,AOI测试,分板等分别讲述FPCB的生产各自要点:
FPC板子较柔软,一般都有补强(3M胶或者热固胶),和FPC厚度不一致,出厂时不会真空包装;在运输和储存过程中都会吸收空气中的水分,进而导致受潮;故SMT在投产前需要进行烘烤处理,将水分慢慢强行蒸发去除。否则,在回流焊的高温冲击下,FPC吸收的水分,特别是补强下面的3M胶(3M胶本身就有水分),快速膨胀,导致FPC分层,气泡,最终贴片元件接触融化的锡膏不共面,最后形成虚焊,假焊等不良。
烘烤条件一般循环烤箱温度设置95℃±5℃,烘烤时间10--12h;除特殊情况下,尽量不能超过100℃(温度高了,FPC会萎缩,焊盘的保护层也会受到破坏:OSP)。如果板子尺寸较小,可以相应的温度提高一些,但是最高温度不要超过125℃,时间不超4h;烘烤前,尽量做小批量验证,以确定FPC的最佳烘烤温度与时间(最大极限承受温度),也可向FPC供应商咨询合适的烘烤温度及时间。烘烤时,板子堆叠不能太厚,防止水分不能及时的挥发及排除,25PNL比较合适(一包量)。烘烤时FPC不能直接接触烤箱壁,防止FPC烫伤。一般FPC每层之间都有一层隔纸,烘烤前确认纸张的可烘烤温度,防止不耐高温引起火灾,如不能确定,就把纸张抽出后再烘烤。烘烤后的FPC 不能有变色,变形等不良,需IPQC抽检合格后再上线
高精度的FPC定位模板和过炉治具,使定位模板的定位柱直径与过炉载具上的定位孔,以及FPC上面的定位孔经相匹配。很多FPC因为要保护线路或是设计的要求,一张FPC上面的厚度不一致,更多的是为了加强硬度或者组装固定等作用,还需要增加FR4及铝补强甚至钢片补强,要求更为特殊的,有可能几种补强都同时存在,甚至每种补强厚度都不一样。所以过炉载具要按实际情况进行打磨挖槽的,主要是为了印刷及贴片时保证FPC在同一个平面上。过炉载具尽量轻,薄,强度高,吸热少,散热快,且经过多次热冲击而变形小,扭曲度低;常用的载具材质有:合成石板材,铝板材,合金板材,硅胶板材等;
设计方便,打样快捷,寿命大概4000--7000次,操作方便,稳定性较好,不易吸热,不烫手,价格便宜;缺点:载具与FPC吸热不同步(差异不是太大);常用2
)吸热快,内外温差小,与FPC同步吸热,变形可简单修复,价格便宜,寿命长;缺点:烫手,需要隔热手套或者双层劳保手套接取,容易变形QFN封装目前涵盖了非常广泛的芯片制造
合金材质治具:最近几年新型过炉治具,得到广大业界认可,吸热快,内外温差小,与FPC同步吸热,不易变形,价格便宜(与合成石价格相当),寿命长可达15000次以上(特殊情况除外);缺点:烫手,需要隔热手套或者双层劳保手套接取。4
有自粘性,FPC可直接黏在上面,不用胶带,取下来也方便,无残胶,耐高温;缺点:随使用时间的延长而粘度下降,寿命短,大概1000--2000次,价格高。#3
1:在SMT生产前首先需要提前将FPC从烤箱里取出来冷却,但是一次性不能取太多,大概2小时生产量,随用随取,防止FPC再受潮导致炉后不良;特别注意的是:过炉载具循环利用的时候,一定要等到载具完全冷却后再次使用,如载具很热的情况下,会印刷脱膜不良,导致锡膏模糊,少锡,虚焊等;2:SMT生产前再将FPC精准固定载具上(定板治具,过炉载具,FPC三位一体),定板后印刷,贴片,过炉焊接的时间越短越好(否则有很多不可控因素,如受潮,位移,人为触碰,锡膏活性降低等);
3:a)过炉载具有带定位销与不带定位销两种;不带定位销的过炉载具,需与带定位销的定板模板配套使用,先将过炉载具定位孔套在定位模板的定位柱上,定位柱漏出过炉载具的定位孔,再将FPC的定位孔套在定位柱上;然后用耐高温胶带将FPC四角固定在过炉载具上;然后手动把过炉载具与固定好的FPC从定板模板上取出进行印刷,贴片,过炉等
1:耐高温单面胶带四角固定,耐高温胶带粘性适中,粘性高了,炉后不易撕取;粘性低了,过回流焊的热风对流有可能会把FPC吹飞起来;需要胶带自动切割机,定好长度,提高效率,节约成本。
2:铁氟龙耐高温双面胶在过炉载具中间固定,首先铁氟龙耐高温双面胶黏在过炉载具需固定FPC位置,避开通孔;再将FPC通过定位柱准确固定在载具上,方便,快捷;需要注意的是:铁氟龙双面胶粘度适中,太黏的话,炉后容易将FPC撕裂;粘度太低,粘性低了,过回流焊的热风对流有可能会把FPC吹飞起来;另外在生产过程中,耐高温双面胶需要根据粘度高低更换(粘度随时间和使用次数增加而降低)。
FPC印刷对锡膏的成分要求不是很高,现在基本都在用无铅高银(3银)锡膏,但是FPC对印刷机性能要求较高,根据不同的印刷机品牌,调整合适的刮刀压力,速度,脱膜,擦拭频率,模式,FPC印刷因有补强,高温胶带或者铁氟龙双面胶,不可能像PCB那样平整,尽量不要使用弹性较小的金属刮刀,应该选用塑胶性刮刀。印刷机的各项
规格,选择3#或者4#粉。如有金手指的产品,注意金手指污染(可以把金手指用耐高温胶带保护起来,炉后再撕掉)。C:FPC的贴片:FPC一般元件不是太多(个别除外),一般的品牌
回流焊,这样FPC上的温度能均匀的受热变化,减少焊接不良的产生。如果是使用耐高温单面胶带粘四角的,中间部分因在热风对流状态下变形(风吹动),焊盘容易倾斜(锡融化状态下会流动),出现虚焊,空焊短路等不良,建议有条件的加氮气,增加回流焊接的浸润性,减少不良的产生。另外双面胶铁氟龙粘结的会避免这种现象,注意胶带贴在避开元件贴装位置,减少连锡短路状况(高低不平,锡膏厚度会有所差异)。FPC产品几乎都是OSP焊盘,尽量减少洗板和重复过炉的现象(破坏OSP的保护层),避免因此导致的不良率提高。
盖住,测试点应该在板子的边缘焊点和QFP等引脚处,这样测出来的炉温才接近最真实。不同的炉温测试仪,根据通道数量不同,选择不同的测试点数量,测试通道越多,测试越精准,最少需要五点(四角+中间,选择不同类型的元件),稳定的炉温曲线应该是几根线几乎是重叠的,平滑的曲线,不能太分散,或者忽高忽低的波折(可能存在链条抖动,温区加热不稳定,或者测试点不牢等)。
在炉温测试中,因为FPC均温性不好,最好采用升温/保温/回流的温度曲线方式,这样各温区的温度比较容易控制,FPC和零件受到的热冲击影响相应会少一些;根据经验,最好将温度设置锡膏
由于过炉载具在回流焊中吸热,特别是铝过炉载具与合金过炉载具,出炉时温度较高,所以在出风口最好按装强力冷却风扇,达到快速降温目的。同时接板人员需带隔热手套或者双层劳保手套,防止接触金属过炉载具的烫伤。从载具上取下FPC时带防静电手环,不要用蛮力,防止板子撕裂(因四角有高温胶带或者中间底部有铁氟龙双面胶固定);四角固定的需用镊子或指甲朝外逐一揭掉耐高温胶带(带防静电手环);铁氟龙底部固定的需用手均匀用力的撕取。检验过的FPCA产品,要放在专用吸塑盒内,每盒只放一张FPC,禁止叠加。
在FPC上进行MSD元件的SMT生产,最主要的是FPC的精准定位与烘烤条件,其次是印刷参数,贴片参数,回流焊等参数的有效验证范围的设定。由此可以看出,FPC不同于PCB的工艺要求,所以FPC生产对设备的各参数精准设定有较高要求,同时严格的生产制程管理同样重要,要求员工严格按照SOP作业,班组长及随线工程师,巡检,发现异常,第一时间处理,反馈;批量不良或者连续性不良才能及时得到遏制,及时找到原因并实施有效的短期或者长期对策,降低整体不良率,对后续FPC的生产,提供有效的改善依据以及作业标准制定。
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, 以及在回流焊接机之后加上PCA下板机(PCA Un-loader ),另外,成品PCA可能需要进行清洗和进行老 化测试,下面的流程图(图1)描述了典型的贴装
焊盘需对着PCB焊盘,这样才能焊接劳固;要在焊盘点上括上少量的锡,便于后续焊接。如果锡量不足的话,将会导致焊接的不良;当锡量太多,也会导致锡的溢出的可能,使得焊接点不美观,控制好焊盘的锡量,是焊接
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