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SMT行業:貼裝柔性電路板的工藝要點

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發表時間:2019-01-07 14:26

PCB(Printed Circuit Board)是印刷電路板,簡稱硬板。FPC(Flexible Printed Circuit)是軟性電路板,又稱柔性電路板或撓性電路板,簡稱軟板。電子產品小型化是必然發展趨勢,相當一部分消費類產品的表面貼裝,由于組裝空間的關系,其SMD都是貼裝在FPC上來完成整機的組裝的,FPC在計算器、手機、數碼相機、數碼攝像機等數碼產品上得到了普遍應用,在FPC上進行SMD的表面貼裝已成為SMT技術發展趨勢之一。

圖1-1 FPC樣品示例

圖1-2 帶金屬加強板的FPC樣品示例

FPC表面SMT的工藝要求與傳統硬板PCB的SMT解決方案有很多不同之處,要想做好FPC的SMT工藝,最重要的就是定位了。因為FPC板子的硬度不夠,較柔軟,如果不使用專用載板,就無法完成固定和傳輸,也就無法完成印刷、貼片、過爐等基本SMT工序。下面就FPC SMT生產中關于FPC的預處理、固定、印刷、貼片、回流焊、測試、檢驗、分板等工序的工藝要點分別詳述。

圖2 工程塑料(合成石)載板

圖3 鋁質載板

圖4 硅膠板和定位模板

圖5 圓盤形自動膠帶機

圖6 防靜電粘塵滾筒

圖7 耐高溫單面膠帶

圖8 耐高溫雙面膠帶

2. FPC的錫膏印刷:

FPC對焊錫膏的成分沒有很特別的要求,錫球顆粒的大小和金屬含量等以FPC上有沒有細間距IC為準,但 FPC對焊錫膏的印刷性能要求較高,焊錫膏應具有優良的觸變性,焊錫膏應該能夠很容易印刷脫模并且能牢固 地附著在FPC表面,不會出現脫模不良阻塞鋼網漏孔或印刷后產生塌陷等不良。

因為載板上裝載FPC,FPC上有定位用的耐高溫膠帶,使其平面不一致,所以FPC的印刷面不可能象PCB那 樣平整和厚度硬度一致,所以不宜采用金屬刮刀,而應采用硬度在80-90度的聚胺酯型刮刀。 錫膏印刷機最好帶有光學定位系統,否則對印刷質量會有較大影響,FPC雖然固定在載板上,但是FPC與載 板之間總會產生一些微小的間隙,這是與PCB硬板最大的區別,因此設備參數的設定對印刷效果也會產生較大 影響。

印刷工位也是防止FPC臟污的重點工位,需要戴手指套作業,同時要保持工位的清潔,勤擦鋼網,防止焊 錫膏污染FPC的金手指和鍍金按鍵。

3. FPC的貼片:

根據產品的特性、元件數量和貼片效率,采用中、高速貼片機進行貼裝均可。由于每片FPC上都有定位用 的光學MARK標記,所以在FPC上進行SMD貼裝與在PCB上進行貼裝區別不大。需要注意的是,雖然FPC被固 定在載板上,但是其表面也不可能像PCB硬板一樣平整,FPC與載板之間肯定會存在局部空隙,所以,吸嘴下 降高度、吹氣壓力等需精確設定,吸嘴移動速度需降低。同時,FPC 以聯板居多,FPC 的成品率又相對偏低, 所以整PNL中含部分不良PCS是很正常的,這就需要貼片機具備BAD MARK識別功能,否則,在生產這類非整 PNL都是好板的情況下,生產效率就要大打折扣了。

4. FPC的回流焊:

應采用強制性熱風對流紅外回流焊爐,這樣FPC上的溫度能較均勻地變化,減少焊接不良的產生。如果是 使用單面膠帶的,因為只能固定FPC的四邊,中間部分因在熱風狀態下變形,焊盤容易形成傾斜,熔錫(高溫 下的液態錫)會流動而產生空焊、連焊、錫珠,使制程不良率較高。

1)溫度曲線測試方法:

由于載板的吸熱性不同,FPC上元件種類的不同,它們在回流焊過程中受熱后溫度上升的速度不同,吸收 的熱量也不同,因此仔細地設置回流焊爐的溫度曲線,對焊接質量大有影響。比較穩妥的方法是,根據實際生 產時的載板間隔,在測試板前后各放兩塊裝有FPC的載板,同時在測試載板的FPC上貼裝有元件,用高溫焊錫 絲將測試溫探頭焊在測試點上,同時用耐高溫膠帶將探頭導線固定在載板上。注意,耐高溫膠帶不能將測試點 覆蓋住。測試點應選在靠近載板各邊的焊點和QFP引腳等處,這樣的測試結果更能反映真實情況。

2)溫度曲線的設置:

在爐溫調試中,因為FPC的均溫性不好,所以最好采用升溫/保溫/回流的溫度曲線方式,這樣各溫區的參 數易于控制一些,另外FPC和元件受熱沖擊的影響都要小一些。根據經驗,最好將爐溫調到焊錫膏技術要求值 的下限,回焊爐的風速一般都采用爐子所能采用的最低風速,回焊爐鏈條穩定性要好,不能有抖動。

5. FPC的檢驗、測試和分板:

由于載板在爐中吸熱,特別是鋁質載板,出爐時溫度較高,所以最好是在出爐口增加強制冷卻風扇,幫助 快速降溫。同時,作業員需帶隔熱手套,以免被高溫載板燙傷。從載板上拿取完成焊接的FPC時,用力要均勻, 不能使用蠻力,以免FPC被撕裂或產生折痕。

取下的FPC放在5倍以上放大鏡下目視檢驗,重點檢查表面殘膠、變色、金手指沾錫、錫珠、IC引腳空焊、連焊等問題。由于FPC表面不可能很平整,使AOI的誤判率很高,所以FPC一般不適合作AOI檢查,但通過借助專用的測試治具,FPC可以完成ICT、FCT的測試。

由于 FPC 以聯板居多,可能在作 ICT、FCT 的測試以前,需要先做分板,雖然使用刀片、剪刀等工具也可以完成分板作業,但是作業效率和作業質量低下,報廢率高。如果是異形FPC的大批量生產,建議制作專門的FPC沖壓分板模,進行沖壓分割,可以大幅提高作業效率,同時沖裁出的FPC邊緣整齊美觀,沖壓切板時產生的內應力很低,可以有效避免焊點錫裂。

圖9 FPC沖壓分板模

圖10 FPC FCT測試治具

四.小結

在FPC上進行SMD貼裝, FPC的精確定位和固定是重點,固定好壞的關鍵是制作合適的載板。其次是FPC的預烘烤、印刷、貼片和回流焊。顯然FPC的SMT工藝難度要比PCB硬板高很多,所以精確設定工藝參數是必要的,同時,嚴密的生產制程管理也同樣重要,必須保證作業員嚴格執行SOP上的每一條規定,跟線工程師和IPQC應加強巡檢,及時發現產線的異常情況,分析原因并采取必要的措施,才能將FPCSMT產線的不良率控制在幾十個PPM之內。

深圳仁德電子擁有100多位工程師,每年400多例案子,具有強大的研發能力、完備的供應商體系及嚴格的品控體系,可完成電子產品方案設計、元器件選型與采購、SMT貼片加工與后焊組裝、功能測試與老化等一體化服務。產品涉足家電控制板、電子信息、開關電源、工業自動化控制、醫療器具等十多個行業。憑借開發周期短、設計方案優秀高效、產品品質穩定可靠、服務完善周到等優勢,贏得客戶的廣泛贊譽。

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