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FPC的PCBA组装焊接流程,不同于硬性电路板

2018-06-12 11:32:55 发布者:广东合 通建业科技股份有限公司
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来源:网络收藏

  FPC又称柔性电路板,FPCPCBA组装焊 接流程与硬性电路板的组装有很大的不同,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。

本文引用地址:http://www./zhuanjiajiangtang/39-162.html

  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FPC,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。

      三.生产过程.

  我们在 这里以普通载板为例详述FPCSMT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。

  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FPCFPC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 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ICTFCT的测试。

  由于 FPC 以联板居多,可能在作 ICTFCT 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。

  在PCBA柔性电 子的组装焊接过程, 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FPCSMT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FPC SMT产线的 不良率控制在几十个PPM之内。

  在PCBA生产过程中,需要依 靠很多的机器设备才能将一块板子组装完成,往往一 个工厂的机器设备的质量水平直接决定着制造的能力。

  PCBA生产所 需要的基本设备有锡膏印刷机、贴片机、回流焊、AOI检测仪、元器件剪脚机、波峰焊、锡炉、洗板机、ICT测试治具、FCT测试治具、老化测试架等,不同规模的PCBA加工厂,所配备 的设备会有所不同。

      四.PCBA生产设备

  1、锡膏印刷机

  现代锡 膏印刷机一般由装版、加锡膏、压印、输电路板等机构组成。它的工作原理是:先将要 印刷的电路板固定在印刷定位台上,然后由 印刷机的左右刮刀把锡膏或红胶通过钢网漏印于对应焊盘,对漏印均匀的PCB,通过传 输台输入至贴片机进行自动贴片。

  2、贴片机

  贴片机:又称贴装机表面贴装系统”(Surface Mount System),在生产线中,它配置 在锡膏印刷机之后,是通过 移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备。分为手 动和全自动两种。

  3、回流焊

  回流焊 内部有一个加热电路,将空气 或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板,让元件 两侧的焊料融化后与主板粘结。这种工 艺的优势是温度易于控制,焊接过 程中还能避免氧化,制造成 本也更容易控制。

  4AOI检测仪

  AOI(Automatic Optic Inspection)的全称 是自动光学检测,是基于 光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。AOI是新兴 起的一种新型测试技术,但发展迅速,很多厂家都推出了AOI测试设备。当自动检测时,机器通 过摄像头自动扫描PCB,采集图像,测试的 焊点与数据库中的合格的参数进行比较,经过图像处理,检查出PCB上缺陷,并通过 显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来,供维修人员修整。

  5、元器件剪脚机

  用于对 插脚元器件进行剪脚和变形。

  6、波峰焊

  波峰焊 是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的,其高温 液态锡保持一个斜面,并由特 殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫"波峰焊",其主要材料是焊锡条。

  7、锡炉

  一般情况下,锡炉是 指电子接焊接中使用的一种焊接工具。对于分 立元件线路板焊接一致性好,操作方便、快捷、工作效率高,是您生 产加工的好帮手。

  8、洗板机

  用于对PCBA板进行清洗,可清除 焊后板子的残留物。

  9ICT测试治具

  ICT Test 主要是*测试探针接触PCB layout出来的测试点来检测PCBA的线路开路、短路、所有零件的焊接情况

  10FCT测试治具

  FCT(功能测试)它指的 是对测试目标板(UUTUnit Under Test)提供模拟的运行环境(激励和负载),使其工 作于各种设计状态,从而获 取到各个状态的参数来验证UUT的功能 好坏的测试方法。简单地说,就是对UUT加载合适的激励,测量输 出端响应是否合乎要求。

  11、老化测试架

  老化测试架可批量对PCBA板进行测试,通过长 时间等模拟用户使用的操作,测试出有问题的PCBA板。



PCBA外协加工是指PCBA加工厂家将PCBA订单外 发给其他有实力的PCBA加工厂家。那么,PCBA外协加 工一般有什么要求呢?




  一、物料清单

  应严格按照物料清单、PCB丝印及 外协加工要求进行插装或贴装元件,当发生物料与清单、 PCB丝印不符,或与工艺要求相矛盾,或要求 模糊不清而不能作业时,应及时与我公司联系,确认物 料及工艺要求的正确性。

  二、防静电要求

  1、所有元 器件均作为静电敏感器件对待。

  2、凡与元 器件及产品接触人员均穿防静电衣、佩戴防静电手环、穿防静电鞋。

  3、原料进厂与仓存阶段,静电敏 感器件均采用防静电包装。

  4、作业过程中,使用防静电工作台面,元器件 及半成品使用防静电容器盛放。

  5、焊接设备可靠接地,电烙铁采用防静电型。使用前均需经过检测。

  6PCB板半成品存放及运输,均采用防静电箱,隔离材 料使用防静电珍珠棉。

  7、无外壳 整机使用防静电包装袋。

  三、元器件 外观标识插装方向的规定

  1、极性元 器件按极性插装。

  2、丝印在侧面的元器件(如高压陶瓷电容)竖向插装时,丝印朝右;横向插装时,丝印朝下。丝印在顶部的元器件(不包括贴片电阻)横向插装时,字体方向同PCB板丝印方向;竖向插装时,字体上方朝右。

  3、电阻卧式横向插装时,误差色环朝右;卧式竖向插装时,误差色环朝下;电阻立式插装时,误差色环朝向板面。

  四、焊接要求

  1、插装元 件在焊接面引脚高度1.52.0mm。贴片元件应平贴板面,焊点光滑无毛刺、略呈弧状,焊锡应 超过焊端高度的2/3,但不应超过焊端高度。少锡、焊点呈 球状或焊锡覆盖贴片均为不良;

  2、焊点高度:焊锡爬 附引脚高度单面板不小于1mm,双面板不小于0.5mm且需透锡。

  3、焊点形状:呈圆锥 状且布满整个焊盘。

  4、焊点表面:光滑、明亮,无黑斑、助焊剂等杂物,无尖刺、凹坑、气孔、露铜等缺陷。

  5、焊点强度:与焊盘 及引脚充分润湿,无虚焊、假焊。

  6、焊点截面:元件剪 脚尽可能不剪到焊锡部分,在引脚 与焊锡的接触面上无裂锡现象。在截面处无尖刺、倒钩。

  7、针座焊接:针座要 求底部贴板插装,且位置端正,方向正确,针座焊接后,底部浮高不超过0.5mm,座体歪 斜不超出丝印框。成排的 针座还应保持整齐,不允许 前后错位或高低不平

  五、运输

  为防止PCBA损坏,在运输 时应使用如下包装:

  1、盛放容器:防静电周转箱。

  2、隔离材料:防静电珍珠棉。

  3、放置间距:PCB板与板之间、PCB板与箱体之间有大于10mm的距离。

  4、放置高度:距周转箱顶面有大于50mm的空间,保证周 转箱叠放时不要压到电源,特别是有线材的电源。

  六、洗板要求

  板面应洁净,无锡珠、元件引脚、污渍。特别是 插件面的焊点处,应看不 到任何焊接留下的污物。洗板时 应对以下器件加以防护:线材、连接端子、继电器、开关、聚脂电 容等易腐蚀器件,且继电 器严禁用超声波清洗。

  七、所有元 器件安装完成后不允超出PCB板边缘。

  八、PCBA过炉时,由于插 件元件的引脚受到锡流的冲刷,部分插 件元件过炉焊接后会存在倾斜,导致元 件本体超出丝印框,因此要 求锡炉后的补焊人员对其进行适当修正。

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