FPC生产SMT工段的工艺要点.doc

1、FPC 生产 SMT 工段的工艺要点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

2、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。一FPC 的预处理FPC 板子较柔软，出厂时一般不是真空包装，在运输和存储过程中易吸收空气中的水分，需在 SMT 投线前作预烘烤处理，将水分缓慢强行排出。否则，在回流焊接的高温冲击下，FPC 吸收的水分快速气化变成水蒸气突出 FP

3、C，易造成FPC 分层、起泡等不良。预烘烤条件一般为温度 80-100时间 4-8 小时，特殊情况下，可以将温度调高至 125以上，但需相应缩短烘烤时间。烘烤前，一定要先作小样试验，以确定 FPC 是否可以承受设定的烘烤温度，也可以向 FPC 制造商咨询合适的烘烤条件。烘烤时，FPC 堆叠不能太多， 10-20PNL 比较合适，有些 FPC 制造商会在每 PNL 之间放一张纸片进行隔离，需确认这张隔离用的纸片是否能承受设定的烘烤温度，如果不能需将隔离纸片抽掉以后，再进行烘烤。烘烤后的 FPC 应该没有明显的变色、变形、起翘等不良，需由 IPQC 抽检合格后才能投线。二专用载板的制作根据电路板的

4、 CAD 文件，读取 FPC 的孔定位数据，来制造高精度 FPC 定位模板和专用载板，使定位模板上定位销的直径和载板上的定位孔、FPC 上定位孔的孔径相匹配。很多 FPC 因为要保护部分线路或是设计上的原因并不是同一个厚度的，有的地方厚而有的地方要薄点，有的还有加强金属板，所以载板和FPC 的结合处需要按实际情况进行加工打磨挖槽的，作用是在印刷和贴装时保证 FPC 是平整的。载板的材质要求轻薄、高强度、吸热少、散热快，且经过多次热冲击后翘曲变形小。常用的载板材料有合成石、铝板、硅胶板、特种耐高温磁化钢板等。普通载板：普通载板设计方便，打样快捷。常用的普通载板材料为工程塑料（合成石） 、铝板等，

5、工程塑料载板寿命有 3000-7000 次，操作性方便，稳定性较好，不易吸热，不烫手，价格是铝板的 5 倍以上。铝质载板：吸散热快，内外无温差，变形可简单修复，价格便宜、寿命长，主要缺点是烫手，要使用隔热手套取送。硅胶板： 该材料具有自粘性，FPC 直接粘在上面，不用胶带，而且取下也较容易，没有残胶，又耐高温。硅胶板在使用过程中，采用化学过程，硅胶材料在使用过程中会老化粘性下降，使用期间未清洁时粘性也会下降，寿命较短，最多 1000-2000 次，价格也比较高。磁性治具：特种耐高温（350）钢片加强磁化性能处理，保证回流焊过程中“永磁”，弹性好，平整度好，高温不变形。因为加强磁化性能处理的钢片

6、已经把 FPC 表面压紧压平， FPC 在回流焊接时就避免被回流焊风吹起所焊接不良，保证焊接质量稳定，提高成品率。只要不是人为破坏和事故破坏可以永久使用，寿命长。磁性治具同时对 FPC 进行隔热保护，取板时不会对 FPC 产生任何破坏。但磁性治具设计复杂，单价高，大批量生产时才具成本优势。图 2 工程塑料（合成石）载板图 3 铝质载板图 4 硅胶板和定位模板三生产过程.我们在这里以普通载板为例详述 FPC 的 SMT 要点，使用硅胶板或磁性治具时，FPC 的固定要方便很多，不需要使用胶带，而印刷、贴片、焊接等工序的工艺要点是一样的。1. FPC 的固定：在进行 SMT 之前，首先需要将 FPC

7、 精确固定在载板上。特别需要注意的是，从 FPC 固定在载板上以后，到进行印刷、贴装和焊接之间的存放时间越短越好。载板有带定位销和不带定位销两种。不带定位销的载板，需与带定位销的定位模板配套使用，先将载板套在模板的定位销上，使定位销通过载板上的定位孔露出来，将 FPC 一片一片套在露出的定位销上，再用胶带固定，然后让载板与FPC 定位模板分离，进行印刷、贴片和焊接。带定位销的载板上已经固定有长约 1.5mm 的弹簧定位销若干个，可以将 FPC 一片一片直接套在载板的弹簧定位销上，再用胶带固定。在印刷工序，弹簧定位销可以完全被钢网压入载板内，不会影响印刷效果。方法一（单面胶带固定）：用薄型耐高温

8、单面胶带将 FPC 四边固定在载板上，不让 FPC 有偏移和起翘，胶带粘度应适中,回流焊后必须易剥离,且在 FPC 上无残留胶剂。如果使用自动胶带机，能快速切好长短一致的胶带，可以显著提高效率，节约成本，避免浪费。方法二（双面胶带固定）：先用耐高温双面胶带贴在载板上，效果与硅胶板一样，再将 FPC 粘贴到载板，要特别注意胶带粘度不能太高,否则回流焊后剥离时,很容易造成 FPC 撕裂。在反复多次过炉以后，双面胶带的粘度会逐步变低，粘度低到无法可靠固定 FPC 时必须立即更换。此工位是防止 FPC 脏污的重点工位，需要戴手指套作业。载板重复使用前，需作适当清理，可以用无纺布蘸清洗剂擦洗，也可以使用

9、防静电粘尘滚筒，以除去表面灰尘、锡珠等异物。取放 FPC时切忌太用力，FPC 较脆弱，容易产生折痕和断裂。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

10、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

11、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，

12、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

13、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

14、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。