FPC的PCBA組裝焊接流程,不同於硬性電路板

　　FPC又稱柔性電路板，FPC的PCBA組裝焊接流程與硬性電路板的組裝有很大的不同，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。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201804/377988.htm

　　一.FPC的預處理

　　FPC板子較柔軟，出廠時一般不是真空包裝，在運輸和存儲過程中易吸收空氣中的水分，需在SMT投線前作預烘烤處理，將水分緩慢強行排出。否則，在回流焊接的高溫衝擊下，FPC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。

　　  

 

　　預烘烤條件一般為溫度80-100℃時間4-8小時，特殊情況下，可以將溫度調高至125℃以上，但需相應縮短烘烤時間。烘烤前，一定要先作小樣試驗，以確定FPC是否可以承受設定的烘烤溫度，也可以向FPC製造商諮詢合適的烘烤條件。烘烤時，FPC堆疊不能太多，10-20PNL比較合適，有些FPC製造商會在每PNL之間放一張紙片進行隔離，需確認這張隔離用的紙片是否能承受設定的烘烤溫度，如果不能需將隔離紙片抽掉以後，再進行烘烤。烘烤後的FPC應該沒有明顯的變色、變形、起翹等不良，需由IPQC抽檢合格後才能投線。

　　二.專用載板的製作

　　根據電路板的CAD文件，讀取FPC的孔定位數據，來製造高精度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因為要保護部分線路或是設計上的原因並不是同一個厚度的，有的地方厚而有的地方要薄點，有的還有加強金屬板，所以載板和FPC的結合處需要按實際情況進行加工打磨挖槽的，作用是在印刷和貼裝時保證FPC是平整的。載板的材質要求輕薄、高強度、吸熱少、散熱快，且經過多次熱衝擊後翹曲變形小。常用的載板材料有合成石、鋁板、矽膠板、特種耐高溫磁化鋼板等。

　　三.生產過程.

　　我們在這裡以普通載板為例詳述FPC的SMT要點，使用矽膠板或磁性治具時，FPC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是一樣的。

　　1. FPC的固定：

　　在進行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固定在載板上以後，到進行印刷、貼裝和焊接之間的存放時間越短越好。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，然後讓載板與FPC定位模板分離，進行印刷、貼片和焊接。帶定位銷的載板上已經固定有長約1.5mm的彈簧定位銷若干個，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壓入載板內，不會影響印刷效果。

　　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，膠帶粘度應適中,回流焊後必須易剝離,且在FPC上無殘留膠劑。如果使用自動膠帶機，能快速切好長短一致的膠帶，可以顯著提高效率，節約成本，避免浪費。

　　方法二(雙面膠帶固定)：先用耐高溫雙面膠帶貼在載板上，效果與矽膠板一樣，再將 FPC 粘貼到載板，要特別注意膠帶粘度不能太高,否則回流焊後剝離時,很容易造成FPC撕裂。在反覆多次過爐以後，雙面膠帶的粘度會逐步變低，粘度低到無法可靠固定FPC時必須立即更換。此工位是防止FPC髒汙的重點工位，需要戴手指套作業。載板重複使用前，需作適當清理，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時切忌太用力，FPC較脆弱，容易產生摺痕和斷裂。

　　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並且能牢固 地附著在FPC表面，不會出現脫模不良阻塞鋼網漏孔或印刷後產生塌陷等不良。

　　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，所以不宜採用金屬刮刀，而應採用硬度在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髒汙的重點工位，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 錫膏汙染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，採用中、高速貼片機進行貼裝均可。由於每片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：

　　應採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，使製程不良率較高。

　　1)溫度曲線測試方法：

　　由於載板的吸熱性不同，FPC上元件種類的不同，它們在回流焊過程中受熱後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，在測試板前後各放兩塊裝有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，所以最好採用升溫/保溫/回流的溫度曲線方式，這樣各溫區的參 數易於控制一些，另外FPC和元件受熱衝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採用爐子所能採用的最低風速，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：

　　由於載板在爐中吸熱，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被撕裂或產生摺痕。

　　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。由於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，但通過藉助專用的測試治具，FPC可以完成ICT、FCT的測試。

　　由於 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，建議製作專門的FPC衝壓分板模，進行衝壓分割，可以大幅提高作業效率，同時衝裁出的FPC邊緣整齊美觀，衝壓切板時產生的內應力很低，可以有效避免焊點錫裂。

　　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，固定好壞的關鍵是製作合適的載板。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，嚴密的生產製程管理也同樣重要，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，分析原因並採取必要的措施，才能將FPC SMT產線的不良率控制在幾十個PPM之內。

　　在PCBA生產過程中，需要依靠很多的機器設備才能將一塊板子組裝完成，往往一個工廠的機器設備的質量水平直接決定著製造的能力。

　　PCBA生產所需要的基本設備有錫膏印刷機、貼片機、回流焊、AOI檢測儀、元器件剪腳機、波峰焊、錫爐、洗板機、ICT測試治具、FCT測試治具、老化測試架等，不同規模的PCBA加工廠，所配備的設備會有所不同。

　　四.PCBA生產設備

　　1、錫膏印刷機

　　現代錫膏印刷機一般由裝版、加錫膏、壓印、輸電路板等機構組成。它的工作原理是：先將要印刷的電路板固定在印刷定位臺上，然後由印刷機的左右刮刀把錫膏或紅膠通過鋼網漏印於對應焊盤，對漏印均勻的PCB,通過傳輸臺輸入至貼片機進行自動貼片。

　　2、貼片機

　　貼片機：又稱「貼裝機」、「表面貼裝系統」(Surface Mount System)，在生產線中，它配置在錫膏印刷機之後，是通過移動貼裝頭把表面貼裝元器件準確地放置PCB焊盤上的一種設備。分為手動和全自動兩種。

　　3、回流焊

　　回流焊內部有一個加熱電路，將空氣或氮氣加熱到足夠高的溫度後吹向已經貼好元件的線路板，讓元件兩側的焊料融化後與主板粘結。這種工藝的優勢是溫度易於控制，焊接過程中還能避免氧化，製造成本也更容易控制。

　　4、AOI檢測儀

　　AOI(Automatic Optic Inspection)的全稱是自動光學檢測，是基於光學原理來對焊接生產中遇到的常見缺陷進行檢測的設備。AOI是新興起的一種新型測試技術，但發展迅速，很多廠家都推出了AOI測試設備。當自動檢測時，機器通過攝像頭自動掃描PCB，採集圖像，測試的焊點與資料庫中的合格的參數進行比較，經過圖像處理，檢查出PCB上缺陷，並通過顯示器或自動標誌把缺陷顯示/標示出來，供維修人員修整。

　　5、元器件剪腳機

　　用於對插腳元器件進行剪腳和變形。

　　6、波峰焊

　　波峰焊是讓插件板的焊接面直接與高溫液態錫接觸達到焊接目的，其高溫液態錫保持一個斜面，並由特殊裝置使液態錫形成一道道類似波浪的現象，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。對於分立元件線路板焊接一致性好，操作方便、快捷、工作效率高，是您生產加工的好幫手。

　　8、洗板機

　　用於對PCBA板進行清洗，可清除焊後板子的殘留物。

　　9、ICT測試治具

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

　　10、FCT測試治具

　　FCT(功能測試)它指的是對測試目標板(UUT：Unit Under Test)提供模擬的運行環境(激勵和負載)，使其工作於各種設計狀態，從而獲取到各個狀態的參數來驗證UUT的功能好壞的測試方法。簡單地說，就是對UUT加載合適的激勵，測量輸出端響應是否合乎要求。

　　11、老化測試架

　　老化測試架可批量對PCBA板進行測試，通過長時間等模擬用戶使用的操作，測試出有問題的PCBA板。

　　PCBA外協加工是指PCBA加工廠家將PCBA訂單外發給其他有實力的PCBA加工廠家。那麼，PCBA外協加工一般有什麼要求呢?

　　一、物料清單

　　應嚴格按照物料清單、PCB絲印及外協加工要求進行插裝或貼裝元件，當發生物料與清單、 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時，應及時與我公司聯繫，確認物料及工藝要求的正確性。

　　二、防靜電要求

　　1、所有元器件均作為靜電敏感器件對待。

　　2、凡與元器件及產品接觸人員均穿防靜電衣、佩戴防靜電手環、穿防靜電鞋。

　　3、原料進廠與倉存階段，靜電敏感器件均採用防靜電包裝。

　　4、作業過程中，使用防靜電工作檯面，元器件及半成品使用防靜電容器盛放。

　　5、焊接設備可靠接地，電烙鐵採用防靜電型。使用前均需經過檢測。

　　6、PCB板半成品存放及運輸，均採用防靜電箱，隔離材料使用防靜電珍珠棉。

　　7、無外殼整機使用防靜電包裝袋。

　　三、元器件外觀標識插裝方向的規定

　　1、極性元器件按極性插裝。

　　2、絲印在側面的元器件(如高壓陶瓷電容)豎向插裝時，絲印朝右;橫向插裝時，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，字體方向同PCB板絲印方向;豎向插裝時，字體上方朝右。

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

　　四、焊接要求

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

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

　　3、焊點形狀：呈圓錐狀且布滿整個焊盤。

　　4、焊點表面：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、焊點強度：與焊盤及引腳充分潤溼，無虛焊、假焊。

　　6、焊點截面：元件剪腳儘可能不剪到焊錫部分，在引腳與焊錫的接觸面上無裂錫現象。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，針座焊接後，底部浮高不超過0.5mm，座體歪斜不超出絲印框。成排的針座還應保持整齊，不允許前後錯位或高低不平

　　五、運輸

　　為防止PCBA損壞，在運輸時應使用如下包裝：

　　1、盛放容器：防靜電周轉箱。

　　2、隔離材料：防靜電珍珠棉。

　　3、放置間距：PCB板與板之間、PCB板與箱體之間有大於10mm的距離。

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

　　六、洗板要求

　　板面應潔淨，無錫珠、元件引腳、汙漬。特別是插件面的焊點處，應看不到任何焊接留下的汙物。洗板時應對以下器件加以防護：線材、連接端子、繼電器、開關、聚脂電容等易腐蝕器件，且繼電器嚴禁用超聲波清洗。

　　七、所有元器件安裝完成後不允超出PCB板邊緣。

　　八、PCBA過爐時，由於插件元件的引腳受到錫流的衝刷，部分插件元件過爐焊接後會存在傾斜，導致元件本體超出絲印框，因此要求錫爐後的補焊人員對其進行適當修正。