FPC的SMT生產(chǎn)工藝要點(diǎn)

PCB是印刷線路板，簡稱硬板；FPC是柔性線路板，又稱擾性線路板，簡稱軟板。電子小型化是行業(yè)必然發(fā)展趨勢，現(xiàn)在相當(dāng)一部分智能電子產(chǎn)品的表面貼裝，由于組裝空間，造型，方便等原因影響，其MSD元件都是在FPC上面貼片后完成整機(jī)的組裝，目前FPC在計(jì)算機(jī)，手機(jī)，筆記本，PAD，醫(yī)療，汽車電子，**等產(chǎn)品上得到了**的應(yīng)用，在FPC上進(jìn)行MSD元件的貼裝，已經(jīng)成為SMT發(fā)展趨勢之一。

PFC表面貼裝SMT的工藝要求，還是與傳統(tǒng)硬板PCB的SMT解決方案有很大很多的不同之處。要想做好FPC的SMT工藝，*重要的就是減少板子不平整導(dǎo)致的虛焊了。一般FPC產(chǎn)品基本都有補(bǔ)強(qiáng)貼附，做為組裝時(shí)的固定與支撐，補(bǔ)強(qiáng)材質(zhì)一般為FR4和鋁片，鋼片三種。補(bǔ)強(qiáng)所使用的一般為3M膠和熱固膠兩種形式。3M膠補(bǔ)強(qiáng)工藝簡單，價(jià)格便宜，3M膠屬于半凝固類型，容易在過程中吸收空氣中的水分導(dǎo)致受潮，然后過爐受熱膨脹，氣泡加大，導(dǎo)致錫膏焊盤不共面，形成虛焊，如不提前預(yù)防，爐后會有較多虛焊，假焊等不良；FPC的板子硬度不夠，較柔軟，彈性，大部分FPC的補(bǔ)強(qiáng)基本都是使用3M補(bǔ)強(qiáng)；如果不使用**載具，就無法完成定位，傳輸，印刷，貼片，回流焊，AOI測試，分板等基本工序；熱固膠工藝復(fù)雜，成本高，無氣泡產(chǎn)生，但是脆性較強(qiáng)，只有一些要求極高，且金屬補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)品用到。

下面我們就從生產(chǎn)前的預(yù)處理，印刷，貼片，回流焊，AOI測試，分板等分別講述FPCB的生產(chǎn)各自要點(diǎn)：

#1 FPC預(yù)處理

FPC板子較柔軟，一般都有補(bǔ)強(qiáng)（3M膠或者熱固膠），和FPC厚度不一致，出廠時(shí)不會真空包裝；在運(yùn)輸和儲存過程中都會吸收空氣中的水分，進(jìn)而導(dǎo)致受潮；故SMT在投產(chǎn)前需要進(jìn)行烘烤處理，將水分慢慢強(qiáng)行蒸發(fā)去除。否則，在回流焊的高溫沖擊下，F(xiàn)PC吸收的水分，特別是補(bǔ)強(qiáng)下面的3M膠（3M膠本身就有水分），快速膨脹，導(dǎo)致FPC分層，氣泡，*終貼片元件接觸融化的錫膏不共面，**形成虛焊，假焊等不良。

烘烤條件一般循環(huán)烤箱溫度設(shè)置95℃±5℃，烘烤時(shí)間10--12h；除特殊情況下，盡量不能超過100℃（溫度高了，F(xiàn)PC會萎縮，焊盤的保護(hù)層也會受到破壞：OSP）。如果板子尺寸較小，可以相應(yīng)的溫度提高一些，但是*高溫度不要超過125℃，時(shí)間不超4h;烘烤前，盡量做小批量驗(yàn)證，以確定FPC的**烘烤溫度與時(shí)間（**極限承受溫度），也可向FPC供應(yīng)商咨詢合適的烘烤溫度及時(shí)間。烘烤時(shí)，板子堆疊不能太厚，防止水分不能及時(shí)的揮發(fā)及排除，25PNL比較合適（一包量）。烘烤時(shí)FPC不能直接接觸烤箱壁，防止FPC燙傷。一般FPC每層之間都有一層隔紙，烘烤前確認(rèn)紙張的可烘烤溫度，防止不耐高溫引起火災(zāi)，如不能確定，就把紙張抽出后再烘烤。烘烤后的FPC 不能有變色，變形等不良，需IPQC抽檢合格后再上線生產(chǎn)。

#2 **治具的制作

根據(jù)線路板的CAD文件，讀取FPC的定位孔數(shù)據(jù)，來制造高精度的FPC定位模板和過爐治具，使定位模板的定位柱直徑與過爐載具上的定位孔，以及FPC上面的定位孔經(jīng)相匹配。很多FPC因?yàn)橐Ｗo(hù)線路或是設(shè)計(jì)的要求，一張F(tuán)PC上面的厚度不一致，更多的是為了加強(qiáng)硬度或者組裝固定等作用，還需要增加FR4及鋁補(bǔ)強(qiáng)甚至鋼片補(bǔ)強(qiáng)，要求更為特殊的，有可能幾種補(bǔ)強(qiáng)都同時(shí)存在，甚至每種補(bǔ)強(qiáng)厚度都不一樣。所以過爐載具要按實(shí)際情況進(jìn)行打磨挖槽的，主要是為了印刷及貼片時(shí)保證FPC在同一個(gè)平面上。過爐載具盡量輕，薄，強(qiáng)度高，吸熱少，散熱快，且經(jīng)過多次熱沖擊而變形小，扭曲度低；常用的載具材質(zhì)有：合成石板材，鋁板材，合金板材，硅膠板材等；

1：合成石板材載具（常用）

設(shè)計(jì)方便，打樣快捷，壽命大概4000--7000次，操作方便，穩(wěn)定性較好，不易吸熱，不燙手，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)：載具與FPC吸熱不同步（差異不是太大）；

2：鋁板材載具（不推薦）

吸熱快，內(nèi)外溫差小，與FPC同步吸熱，變形可簡單修復(fù)，價(jià)格便宜，壽命長；缺點(diǎn)：燙手，需要隔熱手套或者雙層勞保手套接取，容易變形

QFN封裝目前涵蓋了非常**的芯片制造工藝，采用28nm工藝制造的芯片也有成功的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。憑借以上兩方面的優(yōu)勢，整個(gè)市場對QFN在中檔、中**芯片上的更**應(yīng)用充滿信心。

3：合金材質(zhì)治具（推薦）

合金材質(zhì)治具：*近幾年新型過爐治具，得到廣大業(yè)界認(rèn)可，吸熱快，內(nèi)外溫差小，與FPC同步吸熱，不易變形，價(jià)格便宜（與合成石價(jià)格相當(dāng)），壽命長可達(dá)15000次以上（特殊情況除外）；缺點(diǎn)：燙手，需要隔熱手套或者雙層勞保手套接取。

4硅膠板材載具（不推薦）

有自粘性，F(xiàn)PC可直接黏在上面，不用膠帶，取下來也方便，無殘膠，耐高溫；缺點(diǎn)：隨使用時(shí)間的延長而粘度下降，壽命短，大概1000--2000次，價(jià)格高。

#3 生產(chǎn)過程

在這里我們以常用過爐載具（合成石載具）為例講述FPC的SMT生產(chǎn)要點(diǎn)（硅膠過爐載具和磁性載具不用膠帶固定，其它一樣）；

1FPC的固定

1：在SMT生產(chǎn)前首先需要提前將FPC從烤箱里取出來冷卻，但是一次性不能取太多，大概2小時(shí)生產(chǎn)量，隨用隨取，防止FPC再受潮導(dǎo)致爐后不良；特別注意的是：過爐載具循環(huán)利用的時(shí)候，一定要等到載具完全冷卻后再次使用，如載具很熱的情況下，會印刷脫膜不良，導(dǎo)致錫膏模糊，少錫，虛焊等；

2：SMT生產(chǎn)前再將FPC**固定載具上（定板治具，過爐載具，F(xiàn)PC三位一體），定板后印刷，貼片，過爐焊接的時(shí)間越短越好（否則有很多不可控因素，如受潮，位移，人為觸碰，錫膏活性降低等）；

3：a)過爐載具有帶定位銷與不帶定位銷兩種；不帶定位銷的過爐載具，需與帶定位銷的定板模板配套使用，先將過爐載具定位孔套在定位模板的定位柱上，定位柱漏出過爐載具的定位孔，再將FPC的定位孔套在定位柱上；然后用耐高溫膠帶將FPC四角固定在過爐載具上；然后手動(dòng)把過爐載具與固定好的FPC從定板模板上取出進(jìn)行印刷，貼片，過爐等（推薦使用）

b)帶定位銷的過爐載具上有1.5mm彈簧定位銷若干個(gè)，可將FPC一張張直接套在帶彈簧的定位銷上，再用耐高溫膠帶固定四角。在印刷站，鋼網(wǎng)能夠?qū)椈啥ㄎ讳N壓下去，不影響印刷效果；但是有彈簧定位銷縮不回去的情況，這樣的話，有可能把鋼網(wǎng)頂破，導(dǎo)致報(bào)廢。（不推薦使用）

軟板固定在過爐載具上一般使用兩種方法：

1：耐高溫單面膠帶四角固定，耐高溫膠帶粘性適中，粘性高了，爐后不易撕??；粘性低了，過回流焊的熱風(fēng)對流有可能會把FPC吹飛起來；需要膠帶自動(dòng)切割機(jī)，定好長度，提高效率，節(jié)約成本。

2：鐵氟龍耐高溫雙面膠在過爐載具中間固定，首先鐵氟龍耐高溫雙面膠黏在過爐載具需固定FPC位置，避開通孔；再將FPC通過定位柱準(zhǔn)確固定在載具上，方便，快捷；需要注意的是：鐵氟龍雙面膠粘度適中，太黏的話，爐后容易將FPC撕裂；粘度太低，粘性低了，過回流焊的熱風(fēng)對流有可能會把FPC吹飛起來；另外在生產(chǎn)過程中，耐高溫雙面膠需要根據(jù)粘度高低更換（粘度隨時(shí)間和使用次數(shù)增加而降低）。

此工位需要注意;帶手指套，防止污染焊盤；過爐載具要定期清理，防止上面灰塵及錫珠；四角固定時(shí)耐高溫膠帶不能蓋住MARK點(diǎn)，防止機(jī)器識別不過。

B:FPC的錫膏印刷：

FPC印刷對錫膏的成分要求不是很高，現(xiàn)在基本都在用無鉛高銀（3銀）錫膏，但是FPC對印刷機(jī)性能要求較高，根據(jù)不同的印刷機(jī)品牌，調(diào)整合適的刮刀壓力，速度，脫膜，擦拭頻率，模式，F(xiàn)PC印刷因有補(bǔ)強(qiáng)，高溫膠帶或者鐵氟龍雙面膠，不可能像PCB那樣平整，盡量不要使用彈性較小的金屬刮刀，應(yīng)該選用塑膠性刮刀。印刷機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)要合理設(shè)置對印刷效果影響**。鋼網(wǎng)厚度0.08--0.12之間較為合適，根據(jù)元器件類型和規(guī)格，選擇3#或者4#粉。如有金手指的產(chǎn)品，注意金手指污染（可以把金手指用耐高溫膠帶保護(hù)起來，爐后再撕掉）。

C:FPC的貼片：

FPC一般元件不是太多（個(gè)別除外），一般的品牌的高中速貼片機(jī)都可以進(jìn)行貼裝生產(chǎn)，由于每片上都有mark基準(zhǔn)點(diǎn)，與正常PCB一樣沒什么明顯的區(qū)別；需要注意的是：FPC由于有載具，載具有避位鏤空，還有膠帶，不會像PCB一樣平整，F(xiàn)PC與載具之間會有一定的間隙，所以吸嘴的下壓，真空吹氣，移動(dòng)速度等參數(shù)需要**設(shè)定；

D：FPC的回流焊：

采用強(qiáng)制性熱風(fēng)對流紅外回流焊，這樣FPC上的溫度能均勻的受熱變化，減少焊接不良的產(chǎn)生。如果是使用耐高溫單面膠帶粘四角的，中間部分因在熱風(fēng)對流狀態(tài)下變形（風(fēng)吹動(dòng)），焊盤容易傾斜（錫融化狀態(tài)下會流動(dòng)），出現(xiàn)虛焊，空焊短路等不良，建議有條件的加氮?dú)?，增加回流焊接的浸潤性，減少不良的產(chǎn)生。另外雙面膠鐵氟龍粘結(jié)的會避免這種現(xiàn)象，注意膠帶貼在避開元件貼裝位置，減少連錫短路狀況（高低不平，錫膏厚度會有所差異）。FPC產(chǎn)品幾乎都是OSP焊盤，盡量減少洗板和重復(fù)過爐的現(xiàn)象（破壞OSP的保護(hù)層），避免因此導(dǎo)致的不良率提高。

部分鍍金焊盤，做好防護(hù)（超高溫，油污等），嚴(yán)防污染導(dǎo)致測試不良。

1：FPC的爐溫測試方法：

由于不同材質(zhì)過爐載具吸熱的不同，F(xiàn)PC上元件的種類，大小不同，他們在回流焊過程中吸熱后溫度上升的速度也會不同，因此需要仔細(xì)的設(shè)置回流焊的合適溫度曲線，對焊接的質(zhì)量影響非常大；

比較穩(wěn)妥的方式是：

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的間隔，在測試板前后各放兩塊帶有FPC的過爐載具，同時(shí)FPC上按照正常貼有所有元件，用高溫錫絲焊接，將測試溫線探頭焊接在焊盤上，用高溫膠帶把測試線固定在過爐載具上，測試探頭后1--2cm一般用紅膠固定（防**焊）。

注意的是：耐高溫膠帶不能把測試點(diǎn)蓋住，測試點(diǎn)應(yīng)該在板子的邊緣焊點(diǎn)和QFP等引腳處，這樣測出來的爐溫才接近*真實(shí)。不同的爐溫測試儀，根據(jù)通道數(shù)量不同，選擇不同的測試點(diǎn)數(shù)量，測試通道越多，測試越**，*少需要五點(diǎn)（四角+中間，選擇不同類型的元件），穩(wěn)定的爐溫曲線應(yīng)該是幾根線幾乎是重疊的，平滑的曲線，不能太分散，或者忽高忽低的波折（可能存在鏈條抖動(dòng)，溫區(qū)加熱不穩(wěn)定，或者測試點(diǎn)不牢等）。

爐溫曲線的設(shè)置：

在爐溫測試中，因?yàn)镕PC均溫性不好，**采用升溫/保溫/回流的溫度曲線方式，這樣各溫區(qū)的溫度比較容易控制，F(xiàn)PC和零件受到的熱沖擊影響相應(yīng)會少一些；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，**將溫度設(shè)置錫膏廠商建議爐溫的下限，回流焊的風(fēng)速采用設(shè)備的**風(fēng)速，回流焊鏈條的穩(wěn)定性要好，不能有抖動(dòng)現(xiàn)象（如有抖動(dòng)，在高溫區(qū)，元器件會位移或者掉件）。當(dāng)然根據(jù)不同產(chǎn)品和效率，品質(zhì)等要求，經(jīng)多次驗(yàn)證選擇*合理的爐溫。

E：FPC的檢驗(yàn)，測試，分板：

由于過爐載具在回流焊中吸熱，特別是鋁過爐載具與合金過爐載具，出爐時(shí)溫度較高，所以在出風(fēng)口**按裝強(qiáng)力冷卻風(fēng)扇，達(dá)到快速降溫目的。同時(shí)接板人員需帶隔熱手套或者雙層勞保手套，防止接觸金屬過爐載具的燙傷。從載具上取下FPC時(shí)帶防靜電手環(huán)，不要用蠻力，防止板子撕裂（因四角有高溫膠帶或者中間底部有鐵氟龍雙面膠固定）；四角固定的需用鑷子或指甲朝外逐一揭掉耐高溫膠帶（帶防靜電手環(huán)）；鐵氟龍底部固定的需用手均勻用力的撕取。檢驗(yàn)過的FPCA產(chǎn)品，要放在**吸塑盒內(nèi)，每盒只放一張F(tuán)PC，禁止疊加。

FPC生產(chǎn)有過爐載具依托，表面不可能十分的平整，故AOI檢測容易出現(xiàn)誤判，屬正?，F(xiàn)象；過爐載具按照要求擺放進(jìn)行及時(shí)的吹風(fēng)冷卻，提高利用周轉(zhuǎn)率；

因AOI誤判較多，故AOI檢測后，需要人工用5倍放大鏡進(jìn)行檢驗(yàn)，對AOI報(bào)出的可疑點(diǎn)逐個(gè)確認(rèn)實(shí)物焊點(diǎn)狀況，還有部分連接器或者其他大型等元件AOI的盲區(qū)進(jìn)行逐一外觀確認(rèn)；

由于FPC一般拼板數(shù)較多，在組裝前需要分板，傳統(tǒng)的手工刀片分板，剪刀分板，手撕分板也可進(jìn)行作業(yè)，但是效率低，報(bào)廢率高；對量大機(jī)種，需要高效的FPC分板，高效分板還是需要設(shè)備治具輔助，且斷點(diǎn)美觀，應(yīng)力小，不會對焊點(diǎn)有錫裂隱患，常用的有刀模分板機(jī)，沖壓分板機(jī)。

#4 總結(jié)

在FPC上進(jìn)行MSD元件的SMT生產(chǎn)，*主要的是FPC的**定位與烘烤條件，其次是印刷參數(shù)，貼片參數(shù)，回流焊等參數(shù)的有效驗(yàn)證范圍的設(shè)定。由此可以看出，F(xiàn)PC不同于PCB的工藝要求，所以FPC生產(chǎn)對設(shè)備的各參數(shù)**設(shè)定有較高要求，同時(shí)嚴(yán)格的生產(chǎn)制程管理同樣重要，要求員工嚴(yán)格按照SOP作業(yè)，班組長及隨線工程師，巡檢，發(fā)現(xiàn)異常，**時(shí)間處理，反饋；批量不良或者連續(xù)性不良才能及時(shí)得到遏制，及時(shí)找到原因并實(shí)施有效的短期或者長期對策，降低整體不良率，對后續(xù)FPC的生產(chǎn)，提供有效的改善依據(jù)以及作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定。