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FPC廠(柔性電路板)流程超詳細(xì)講解

2024-08-28 08:45

FPC又稱柔性電路板,F(xiàn)PC的PCBA組裝焊接流程與硬性電路板的組裝有很大的不同,因?yàn)镕PC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。好了,話不多說,跟隨小編一起往下看吧!

一.FPC的預(yù)處理

FPC板子較柔軟,出廠時(shí)一般不是真空包裝,在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中易吸收空氣中的水分,需在SMT投線前作預(yù)烘烤處理,將水分緩慢強(qiáng)行排出。否則,在回流焊接的高溫沖擊下,F(xiàn)PC吸收的水分快速氣化變成水蒸氣突出FPC,易造成FPC分層、起泡等不良。

 

預(yù)烘烤條件一般為溫度80-100℃時(shí)間4-8小時(shí),特殊情況下,可以將溫度調(diào)高至125℃以上,但需相應(yīng)縮短烘烤時(shí)間。烘烤前,一定要先作小樣試驗(yàn),以確定FPC是否可以承受設(shè)定的烘烤溫度,也可以向FPC制造商咨詢合適的烘烤條件。烘烤時(shí),F(xiàn)PC堆疊不能太多,10-20PNL比較合適,有些FPC制造商會(huì)在每PNL之間放一張紙片進(jìn)行隔離,需確認(rèn)這張隔離用的紙片是否能承受設(shè)定的烘烤溫度,如果不能需將隔離紙片抽掉以后,再進(jìn)行烘烤。烘烤后的FPC應(yīng)該沒有明顯的變色、變形、起翹等不良,需由IPQC抽檢合格后才能投線。

 

二.專用載板的制作

根據(jù)電路板的CAD文件,讀取FPC的孔定位數(shù)據(jù),來制造高精度FPC定位模板和專用載板,使定位模板上定位銷的直徑和載板上的定位孔、FPC上定位孔的孔徑相匹配。很多FPC因?yàn)橐Wo(hù)部分線路或是設(shè)計(jì)上的原因并不是同一個(gè)厚度的,有的地方厚而有的地方要薄點(diǎn),有的還有加強(qiáng)金屬板,所以載板和FPC的結(jié)合處需要按實(shí)際情況進(jìn)行加工打磨挖槽的,作用是在印刷和貼裝時(shí)保證FPC是平整的。載板的材質(zhì)要求輕薄、高強(qiáng)度、吸熱少、散熱快,且經(jīng)過多次熱沖擊后翹曲變形小。常用的載板材料有合成石、鋁板、硅膠板、特種耐高溫磁化鋼板等。

 

三.生產(chǎn)過程

我們?cè)谶@里以普通載板為例詳述FPC的SMT要點(diǎn),使用硅膠板或磁性治具時(shí),F(xiàn)PC的固定要方便很多,不需要使用膠帶,而印刷、貼片、焊接等工序的工藝要點(diǎn)是一樣的。

 

FPC的固定

 

在進(jìn)行SMT之前,首先需要將FPC精確固定在載板上。特別需要注意的是,從FPC固定在載板上以后,到進(jìn)行印刷、貼裝和焊接之間的存放時(shí)間越短越好。載板有帶定位銷和不帶定位銷兩種。不帶定位銷的載板,需與帶定位銷的定位模板配套使用,先將載板套在模板的定位銷上,使定位銷通過載板上的定位孔露出來,將FPC一片一片套在露出的定位銷上,再用膠帶固定,然后讓載板與FPC定位模板分離,進(jìn)行印刷、貼片和焊接。帶定位銷的載板上已經(jīng)固定有長(zhǎng)約1.5mm的彈簧定位銷若干個(gè),可以將FPC一片一片直接套在載板的彈簧定位銷上,再用膠帶固定。在印刷工序,彈簧定位銷可以完全被鋼網(wǎng)壓入載板內(nèi),不會(huì)影響印刷效果。

 

方法一(單面膠帶固定):用薄型耐高溫單面膠帶將 FPC 四邊固定在載板上,不讓 FPC 有偏移和起翹,膠帶粘度應(yīng)適中,回流焊后必須易剝離,且在FPC上無殘留膠劑。如果使用自動(dòng)膠帶機(jī),能快速切好長(zhǎng)短一致的膠帶,可以顯著提高效率,節(jié)約成本,避免浪費(fèi)。

 

方法二(雙面膠帶固定):先用耐高溫雙面膠帶貼在載板上,效果與硅膠板一樣,再將 FPC 粘貼到載板,要特別注意膠帶粘度不能太高,否則回流焊后剝離時(shí),很容易造成FPC撕裂。在反復(fù)多次過爐以后,雙面膠帶的粘度會(huì)逐步變低,粘度低到無法可靠固定FPC時(shí)必須立即更換。此工位是防止FPC臟污的重點(diǎn)工位,需要戴手指套作業(yè)。載板重復(fù)使用前,需作適當(dāng)清理,可以用無紡布蘸清洗劑擦洗,也可以使用防靜電粘塵滾筒,以除去表面灰塵、錫珠等異物。取放FPC時(shí)切忌太用力,F(xiàn)PC較脆弱,容易產(chǎn)生折痕和斷裂。

 

FPC的錫膏印刷

 

FPC廠FPC對(duì)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(xì)間距IC為準(zhǔn),但 FPC對(duì)焊錫膏的印刷性能要求較高,焊錫膏應(yīng)具有優(yōu)良的觸變性,焊錫膏應(yīng)該能夠很容易印刷脫模并且能牢固 地附著在FPC表面,不會(huì)出現(xiàn)脫模不良阻塞鋼網(wǎng)漏孔或印刷后產(chǎn)生塌陷等不良。

 

因?yàn)檩d板上裝載FPC,F(xiàn)PC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(yīng)采用硬度在80-90度的聚胺酯型刮刀。 錫膏印刷機(jī)最好帶有光學(xué)定位系統(tǒng),否則對(duì)印刷質(zhì)量會(huì)有較大影響,F(xiàn)PC雖然固定在載板上,但是FPC與載 板之間總會(huì)產(chǎn)生一些微小的間隙,這是與PCB硬板最大的區(qū)別,因此設(shè)備參數(shù)的設(shè)定對(duì)印刷效果也會(huì)產(chǎn)生較大 影響。

 

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

FPC的貼片

根據(jù)產(chǎn)品的特性、元件數(shù)量和貼片效率,采用中、高速貼片機(jī)進(jìn)行貼裝均可。由于每片F(xiàn)PC上都有定位用 的光學(xué)MARK標(biāo)記,所以在FPC上進(jìn)行SMD貼裝與在PCB上進(jìn)行貼裝區(qū)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,F(xiàn)PC與載板之間肯定會(huì)存在局部空隙,所以,吸嘴下 降高度、吹氣壓力等需精確設(shè)定,吸嘴移動(dòng)速度需降低。同時(shí),F(xiàn)PC 以聯(lián)板居多,F(xiàn)PC 的成品率又相對(duì)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(jī)具備BAD MARK識(shí)別功能,否則,在生產(chǎn)這類非整 PNL都是好板的情況下,生產(chǎn)效率就要大打折扣了。

 

FPC的回流焊

 

應(yīng)采用強(qiáng)制性熱風(fēng)對(duì)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(chǎn)生。如果是 使用單面膠帶的,因?yàn)橹荒芄潭‵PC的四邊,中間部分因在熱風(fēng)狀態(tài)下變形,焊盤容易形成傾斜,熔錫(高溫 下的液態(tài)錫)會(huì)流動(dòng)而產(chǎn)生空焊、連焊、錫珠,使制程不良率較高。

 

1)溫度曲線測(cè)試方法

 

由于載板的吸熱性不同,F(xiàn)PC上元件種類的不同,它們?cè)诨亓骱高^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(xì)地設(shè)置回流焊爐的溫度曲線,對(duì)焊接質(zhì)量大有影響。比較穩(wěn)妥的方法是,根據(jù)實(shí)際生 產(chǎn)時(shí)的載板間隔,在測(cè)試板前后各放兩塊裝有FPC的載板,同時(shí)在測(cè)試載板的FPC上貼裝有元件,用高溫焊錫 絲將測(cè)試溫探頭焊在測(cè)試點(diǎn)上,同時(shí)用耐高溫膠帶將探頭導(dǎo)線固定在載板上。注意,耐高溫膠帶不能將測(cè)試點(diǎn) 覆蓋住。測(cè)試點(diǎn)應(yīng)選在靠近載板各邊的焊點(diǎn)和QFP引腳等處,這樣的測(cè)試結(jié)果更能反映真實(shí)情況。

 

2)溫度曲線的設(shè)置

 

在爐溫調(diào)試中,因?yàn)镕PC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(qū)的參 數(shù)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(jù)經(jīng)驗(yàn),最好將爐溫調(diào)到焊錫膏技術(shù)要求值 的下限,回焊爐的風(fēng)速一般都采用爐子所能采用的最低風(fēng)速,回焊爐鏈條穩(wěn)定性要好,不能有抖動(dòng)。

 

FPC的檢驗(yàn)、測(cè)試和分板

 

由于載板在爐中吸熱,特別是鋁質(zhì)載板,出爐時(shí)溫度較高,所以最好是在出爐口增加強(qiáng)制冷卻風(fēng)扇,幫助 快速降溫。同時(shí),作業(yè)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(shí),用力要均勻, 不能使用蠻力,以免FPC被撕裂或產(chǎn)生折痕。

 

取下的FPC放在5倍以上放大鏡下目視檢驗(yàn),重點(diǎn)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(cè)試治具,F(xiàn)PC可以完成ICT、FCT的測(cè)試。

 

由于 FPC 以聯(lián)板居多,可能在作 ICT、FCT 的測(cè)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(yè),但是作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量低下,報(bào)廢率高。如果是異形FPC的大批量生產(chǎn),建議制作專門的FPC沖壓分板模,進(jìn)行沖壓分割,可以大幅提高作業(yè)效率,同時(shí)沖裁出的FPC邊緣整齊美觀,沖壓切板時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力很低,可以有效避免焊點(diǎn)錫裂。

 

在PCBA柔性電子的組裝焊接過程, FPC的精確定位和固定是重點(diǎn),固定好壞的關(guān)鍵是制作合適的載板。其次是FPC的預(yù)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(shè)定工藝參數(shù)是必要的,同時(shí),嚴(yán)密的生產(chǎn)制程管理也同樣重要,必須保證作業(yè)員嚴(yán)格執(zhí)行SOP上的每一條規(guī)定,跟線工程師和IPQC應(yīng)加強(qiáng)巡檢,及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)線的異常情況,分析原因并采取必要的措施,才能將FPC SMT產(chǎn)線的不良率控制在幾十個(gè)PPM之內(nèi)。

 

在PCBA生產(chǎn)過程中,需要依靠很多的機(jī)器設(shè)備才能將一塊板子組裝完成,往往一個(gè)工廠的機(jī)器設(shè)備的質(zhì)量水平直接決定著制造的能力。

 

PCBA生產(chǎn)所需要的基本設(shè)備有錫膏印刷機(jī)、貼片機(jī)、回流焊、AOI檢測(cè)儀、元器件剪腳機(jī)、波峰焊、錫爐、洗板機(jī)、ICT測(cè)試治具、FCT測(cè)試治具、老化測(cè)試架等,不同規(guī)模的PCBA加工廠,所配備的設(shè)備會(huì)有所不同。

 

四.PCBA生產(chǎn)設(shè)備

 

1錫膏印刷機(jī)

 

現(xiàn)代錫膏印刷機(jī)一般由裝版、加錫膏、壓印、輸電路板等機(jī)構(gòu)組成。它的工作原理是:先將要印刷的電路板固定在印刷定位臺(tái)上,然后由印刷機(jī)的左右刮刀把錫膏或紅膠通過鋼網(wǎng)漏印于對(duì)應(yīng)焊盤,對(duì)漏印均勻的PCB,通過傳輸臺(tái)輸入至貼片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)貼片。

 

2貼片機(jī)

 

貼片機(jī):又稱“貼裝機(jī)”、“表面貼裝系統(tǒng)”(Surface Mount System),在生產(chǎn)線中,它配置在錫膏印刷機(jī)之后,是通過移動(dòng)貼裝頭把表面貼裝元器件準(zhǔn)確地放置PCB焊盤上的一種設(shè)備。分為手動(dòng)和全自動(dòng)兩種。

 

3回流焊

 

回流焊內(nèi)部有一個(gè)加熱電路,將空氣或氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板,讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。這種工藝的優(yōu)勢(shì)是溫度易于控制,焊接過程中還能避免氧化,制造成本也更容易控制。

 

4AOI檢測(cè)儀

 

AOI的全稱是自動(dòng)光學(xué)檢測(cè),是基于光學(xué)原理來對(duì)焊接生產(chǎn)中遇到的常見缺陷進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備。AOI是新興起的一種新型測(cè)試技術(shù),但發(fā)展迅速,很多廠家都推出了AOI測(cè)試設(shè)備。當(dāng)自動(dòng)檢測(cè)時(shí),機(jī)器通過攝像頭自動(dòng)掃描PCB,采集圖像,測(cè)試的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格的參數(shù)進(jìn)行比較,經(jīng)過圖像處理,檢查出PCB上缺陷,并通過顯示器或自動(dòng)標(biāo)志把缺陷顯示/標(biāo)示出來,供維修人員修整。

 

5元器件剪腳機(jī)

 

用于對(duì)插腳元器件進(jìn)行剪腳和變形。

 

6波峰焊

 

波峰焊是讓插件板的焊接面直接與高溫液態(tài)錫接觸達(dá)到焊接目的,其高溫液態(tài)錫保持一個(gè)斜面,并由特殊裝置使液態(tài)錫形成一道道類似波浪的現(xiàn)象,所以叫"波峰焊",其主要材料是焊錫條。

 

7錫爐

 

一般情況下,錫爐是指電子接焊接中使用的一種焊接工具。對(duì)于分立元件線路板焊接一致性好,操作方便、快捷、工作效率高,是您生產(chǎn)加工的好幫手。

 

8洗板機(jī)

 

用于對(duì)PCBA板進(jìn)行清洗,可清除焊后板子的殘留物。

 

9ICT測(cè)試治具

 

 

ICT Test 主要是*測(cè)試探針接觸PCB layout出來的測(cè)試點(diǎn)來檢測(cè)PCBA的線路開路、短路、所有零件的焊接情況。

 

10FCT測(cè)試治具

 

FCT(功能測(cè)試)它指的是對(duì)測(cè)試目標(biāo)板(UUT:Unit Under Test)提供模擬的運(yùn)行環(huán)境(激勵(lì)和負(fù)載),使其工作于各種設(shè)計(jì)狀態(tài),從而獲取到各個(gè)狀態(tài)的參數(shù)來驗(yàn)證UUT的功能好壞的測(cè)試方法。簡(jiǎn)單地說,就是對(duì)UUT加載合適的激勵(lì),測(cè)量輸出端響應(yīng)是否合乎要求。

 

11老化測(cè)試架

 

老化測(cè)試架可批量對(duì)PCBA板進(jìn)行測(cè)試,通過長(zhǎng)時(shí)間等模擬用戶使用的操作,測(cè)試出有問題的PCBA板。

 

PCBA外協(xié)加工是指PCBA加工廠家將PCBA訂單外發(fā)給其他有實(shí)力的PCBA加工廠家。那么,PCBA外協(xié)加工一般有什么要求呢?

 

物料清單

 

應(yīng)嚴(yán)格按照物料清單、PCB絲印及外協(xié)加工要求進(jìn)行插裝或貼裝元件,當(dāng)發(fā)生物料與清單、 PCB絲印不符,或與工藝要求相矛盾,或要求模糊不清而不能作業(yè)時(shí),應(yīng)及時(shí)與我公司聯(lián)系,確認(rèn)物料及工藝要求的正確性。

 

防靜電要求

 

1、所有元器件均作為靜電敏感器件對(duì)待。

 

2、凡與元器件及產(chǎn)品接觸人員均穿防靜電衣、佩戴防靜電手環(huán)、穿防靜電鞋。

 

3、原料進(jìn)廠與倉(cāng)存階段,靜電敏感器件均采用防靜電包裝。

 

4、作業(yè)過程中,使用防靜電工作臺(tái)面,元器件及半成品使用防靜電容器盛放。

 

5、焊接設(shè)備可靠接地,電烙鐵采用防靜電型。使用前均需經(jīng)過檢測(cè)。

 

6、PCB板半成品存放及運(yùn)輸,均采用防靜電箱,隔離材料使用防靜電珍珠棉。

 

7、無外殼整機(jī)使用防靜電包裝袋。

 

元器件外觀標(biāo)識(shí)插裝方向的規(guī)定

 

1、極性元器件按極性插裝。

 

2、絲印在側(cè)面的元器件(如高壓陶瓷電容)豎向插裝時(shí),絲印朝右;橫向插裝時(shí),絲印朝下。絲印在頂部的元器件(不包括貼片電阻)橫向插裝時(shí),字體方向同PCB板絲印方向;豎向插裝時(shí),字體上方朝右。

 

3、電阻臥式橫向插裝時(shí),誤差色環(huán)朝右;臥式豎向插裝時(shí),誤差色環(huán)朝下;電阻立式插裝時(shí),誤差色環(huán)朝向板面。

 

焊接要求

 

1、插裝元件在焊接面引腳高度1.5~2.0mm。貼片元件應(yīng)平貼板面,焊點(diǎn)光滑無毛刺、略呈弧狀,焊錫應(yīng)超過焊端高度的2/3,但不應(yīng)超過焊端高度。少錫、焊點(diǎn)呈球狀或焊錫覆蓋貼片均為不良;

 

2、焊點(diǎn)高度:焊錫爬附引腳高度單面板不小于1mm,雙面板不小于0.5mm且需透錫。

 

3、焊點(diǎn)形狀:呈圓錐狀且布滿整個(gè)焊盤。

 

4、焊點(diǎn)表面:光滑、明亮,無黑斑、助焊劑等雜物,無尖刺、凹坑、氣孔、露銅等缺陷。

 

5、焊點(diǎn)強(qiáng)度:與焊盤及引腳充分潤(rùn)濕,無虛焊、假焊。

 

6、焊點(diǎn)截面:元件剪腳盡可能不剪到焊錫部分,在引腳與焊錫的接觸面上無裂錫現(xiàn)象。在截面處無尖刺、倒鉤。

 

7、針座焊接:針座要求底部貼板插裝,且位置端正,方向正確,針座焊接后,底部浮高不超過0.5mm,座體歪斜不超出絲印框。成排的針座還應(yīng)保持整齊,不允許前后錯(cuò)位或高低不平。

 

運(yùn)輸

 

為防止PCBA損壞,在運(yùn)輸時(shí)應(yīng)使用如下包裝:

 

1、盛放容器:防靜電周轉(zhuǎn)箱。

 

2、隔離材料:防靜電珍珠棉。

 

3、放置間距:PCB板與板之間、PCB板與箱體之間有大于10mm的距離。

 

4、放置高度:距周轉(zhuǎn)箱頂面有大于50mm的空間,保證周轉(zhuǎn)箱疊放時(shí)不要壓到電源,特別是有線材的電源。

 

洗板要求及其他

 

板面應(yīng)潔凈,無錫珠、元件引腳、污漬。特別是插件面的焊點(diǎn)處,應(yīng)看不到任何焊接留下的污物。洗板時(shí)應(yīng)對(duì)以下器件加以防護(hù):線材、連接端子、繼電器、開關(guān)、聚脂電容等易腐蝕器件,且繼電器嚴(yán)禁用超聲波清洗。

 

所有元器件安裝完成后不允超出PCB板邊緣。

 

PCBA過爐時(shí),由于插件元件的引腳受到錫流的沖刷,部分插件元件過爐焊接后會(huì)存在傾斜,導(dǎo)致元件本體超出絲印框,因此要求錫爐后的補(bǔ)焊人員對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)修正。

深聯(lián)電路成立于2002年,在廣東深圳、江西贛州及廣東珠海設(shè)有三個(gè)制造基地,是一家專業(yè)從事印制電路板研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。公司擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和精湛的技術(shù)工藝,為通訊、電源、新能源、安防、工控、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域的全球客戶提供PCB、HDI、軟硬結(jié)合板、FPC和FPCBA的一站式專業(yè)服務(wù)。

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