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SMT:贴装柔性电路板的工艺要点

发布时间:2018-3-28 11:13:27     浏览次数:

PCB(Printed Circuit Board)是印刷电路板,简称硬板。FPC(Flexible Printed Circuit)是软性电路板,又称柔性电路板或挠性电路板,简称软板。电子产品小型化是必然发展趋势,相当一部分消费类产品的表面贴装,由于组装空间的关系,其SMD都是贴装在FPC上来完成整机的组装的,FPC在计算器、手机、数码相机、数码摄像机等数码产品上得到了普遍应用,在FPC上进行SMD的表面贴装已成为SMT技术发展趋势之一。

图1-1 FPC样品示例

图1-2 带金属加强板的FPC样品示例

FPC表面SMT的工艺要求与传统硬板PCB的SMT解决方案有很多不同之处,要想做好FPC的SMT工艺,最重要的就是定位了。因为FPC板子的硬度不够,较柔软,如果不使用专用载板,就无法完成固定和传输,也就无法完成印刷、贴片、过炉等基本SMT工序。下面就FPC SMT生产中关于FPC的预处理、固定、印刷、贴片、回流焊、测试、检验、分板等工序的工艺要点分别详述。

图2 工程塑料(合成石)载板

图3 铝质载板

图4 硅胶板和定位模板

图5 圆盘形自动胶带机

图6 防静电粘尘滚筒

图7 耐高温单面胶带

图8 耐高温双面胶带

2. FPC的锡膏印刷:

FPC对焊锡膏的成分没有很特别的要求,锡球颗粒的大小和金属含量等以FPC上有没有细间距IC为准,但 FPC对焊锡膏的印刷性能要求较高,焊锡膏应具有优良的触变性,焊锡膏应该能够很容易印刷脱模并且能牢固 地附着在FPC表面,不会出现脱模不良阻塞钢网漏孔或印刷后产生塌陷等不良。

因为载板上装载FPC,FPC上有定位用的耐高温胶带,使其平面不一致,所以FPC的印刷面不可能象PCB那 样平整和厚度硬度一致,所以不宜采用金属刮刀,而应采用硬度在80-90度的聚胺酯型刮刀。 锡膏印刷机最好带有光学定位系统,否则对印刷质量会有较大影响,FPC虽然固定在载板上,但是FPC与载 板之间总会产生一些微小的间隙,这是与PCB硬板最大的区别,因此设备参数的设定对印刷效果也会产生较大 影响。

印刷工位也是防止FPC脏污的重点工位,需要戴手指套作业,同时要保持工位的清洁,勤擦钢网,防止焊 锡膏污染FPC的金手指和镀金按键。

3. FPC的贴片:

根据产品的特性、元件数量和贴片效率,采用中、高速贴片机进行贴装均可。由于每片FPC上都有定位用 的光学MARK标记,所以在FPC上进行SMD贴装与在PCB上进行贴装区别不大。需要注意的是,虽然FPC被固 定在载板上,但是其表面也不可能像PCB硬板一样平整,FPC与载板之间肯定会存在局部空隙,所以,吸嘴下 降高度、吹气压力等需精确设定,吸嘴移动速度需降低。同时,FPC 以联板居多,FPC 的成品率又相对偏低, 所以整PNL中含部分不良PCS是很正常的,这就需要贴片机具备BAD MARK识别功能,否则,在生产这类非整 PNL都是好板的情况下,生产效率就要大打折扣了。

4. FPC的回流焊:

应采用强制性热风对流红外回流焊炉,这样FPC上的温度能较均匀地变化,减少焊接不良的产生。如果是 使用单面胶带的,因为只能固定FPC的四边,中间部分因在热风状态下变形,焊盘容易形成倾斜,熔锡(高温 下的液态锡)会流动而产生空焊、连焊、锡珠,使制程不良率较高。

1)温度曲线测试方法:

由于载板的吸热性不同,FPC上元件种类的不同,它们在回流焊过程中受热后温度上升的速度不同,吸收 的热量也不同,因此仔细地设置回流焊炉的温度曲线,对焊接质量大有影响。比较稳妥的方法是,根据实际生 产时的载板间隔,在测试板前后各放两块装有FPC的载板,同时在测试载板的FPC上贴装有元件,用高温焊锡 丝将测试温探头焊在测试点上,同时用耐高温胶带将探头导线固定在载板上。注意,耐高温胶带不能将测试点 覆盖住。测试点应选在靠近载板各边的焊点和QFP引脚等处,这样的测试结果更能反映真实情况。

2)温度曲线的设置:

在炉温调试中,因为FPC的均温性不好,所以最好采用升温/保温/回流的温度曲线方式,这样各温区的参 数易于控制一些,另外FPC和元件受热冲击的影响都要小一些。根据经验,最好将炉温调到焊锡膏技术要求值 的下限,回焊炉的风速一般都采用炉子所能采用的最低风速,回焊炉链条稳定性要好,不能有抖动。

5. FPC的检验、测试和分板:

由于载板在炉中吸热,特别是铝质载板,出炉时温度较高,所以最好是在出炉口增加强制冷却风扇,帮助 快速降温。同时,作业员需带隔热手套,以免被高温载板烫伤。从载板上拿取完成焊接的FPC时,用力要均匀, 不能使用蛮力,以免FPC被撕裂或产生折痕。

取下的FPC放在5倍以上放大镜下目视检验,重点检查表面残胶、变色、金手指沾锡、锡珠、IC引脚空焊、连焊等问题。由于FPC表面不可能很平整,使AOI的误判率很高,所以FPC一般不适合作AOI检查,但通过借助专用的测试治具,FPC可以完成ICT、FCT的测试。

由于 FPC 以联板居多,可能在作 ICT、FCT 的测试以前,需要先做分板,虽然使用刀片、剪刀等工具也可以完成分板作业,但是作业效率和作业质量低下,报废率高。如果是异形FPC的大批量生产,建议制作专门的FPC冲压分板模,进行冲压分割,可以大幅提高作业效率,同时冲裁出的FPC边缘整齐美观,冲压切板时产生的内应力很低,可以有效避免焊点锡裂。

图9 FPC冲压分板模

图10 FPC FCT测试治具

四.小结

在FPC上进行SMD贴装, FPC的精确定位和固定是重点,固定好坏的关键是制作合适的载板。其次是FPC的预烘烤、印刷、贴片和回流焊。显然FPC的SMT工艺难度要比PCB硬板高很多,所以精确设定工艺参数是必要的,同时,严密的生产制程管理也同样重要,必须保证作业员严格执行SOP上的每一条规定,跟线工程师和IPQC应加强巡检,及时发现产线的异常情况,分析原因并采取必要的措施,才能将FPCSMT产线的不良率控制在几十个PPM之内。



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