PCB部落格 - FPC PCB組裝工藝說明

FPC具有與硬電路板組裝非常不同的PCBA組裝和焊接工藝。 FPC的硬度不足並且相對較軟。 如果不使用專用載體板，就無法完成固定和傳輸，以及印刷、安裝和通過熔爐等基本SMT工藝。

1.FPC預處理

FPC相對較軟，出廠時通常不會進行真空包裝。 在運輸和儲存過程中，很容易吸收空氣中的水分。 SMT生產前需要進行預烘焙處理，以緩慢而有力地排出濕氣。 否則，在回流焊的高溫衝擊下，FPC吸收的水迅速蒸發成水蒸氣並從FPC中突出，這很容易導致FPC分層和起泡等缺陷。

預烘焙條件通常為80-100â，持續4-8小時。 在特殊情况下，溫度可以提高到125â以上，但烘焙時間需要相應縮短。 在烘焙之前，有必要進行小樣本測試，以確定FPC是否能够承受設定的烘焙溫度。 烘烤時，FPC堆疊不宜過多，以10-20PNL為宜。 烘烤後的FPC應無明顯變色、變形、翹曲或其他缺陷，只有通過IPQC檢查後才能投入生產。

2.FPC專用承載板生產

根據電路板的CAD檔案，讀取FPC的孔定位數據，製造高精度FPC定位範本和專用承載板，使定位範本上的定位銷直徑與承載板上的定位孔和FPC上定位孔的孔徑相匹配。 由於需要保護某些電路或設計原因，許多FPC的厚度不相同。 有些區域很厚，而另一些區域更薄，有些區域甚至有加固的金屬板。 囙此，載板與FPC之間的接縫需要根據實際情況進行加工、拋光和開槽，以確保FPC在列印和安裝過程中是平坦的。 承載板的資料要求是重量輕、强度高、吸熱少、散熱快以及在多次熱衝擊後翹曲和變形最小。 常用的載體板數據包括合成石、鋁板、矽樹脂板、特種耐高溫磁化鋼板等。

FPC

3.FPC生產流程

我們將以普通載體板為例，詳細介紹FPC的SMT要點。 當使用矽膠板或磁性夾具時，FPC的固定要方便得多，不需要使用膠帶。 印刷、SMT、焊接等工藝的工藝要點相同。

3.1 FPC的固定

在進行SMT之前，FPC需要準確地固定在載體板上。 應該注意的是，從將FPC固定在載體板上到列印、安裝和焊接的存儲時間越短越好。 有兩種類型的承載板：帶定位銷和不帶定位銷。 無定比特銷的承載板需要與帶定位銷的定位範本配合使用。 首先，將承載板放置在範本的定位銷上，使定位銷通過超載板上的定位孔露出。 然後，將FPC逐塊放置在暴露的定位銷上，用膠帶固定，並將承載板與FPC定位範本分離，以便列印、安裝和焊接。 幾個長度約為1.5mm的彈簧定位銷已經用定位銷固定在承載板上。 FPC可以直接一個接一個地放置在承載板的彈簧定位銷上，然後用膠帶固定。 在印刷過程中，彈簧定位銷可以被鋼絲網完全壓入載板中，而不影響印刷效果。

方法1（單面膠帶固定）使用薄的、耐高溫的單面膠帶將FPC的四邊固定在承載板上，防止FPC出現任何偏差或翹曲。 膠帶粘度應適中，回流焊後易於剝離，FPC上不應有殘留粘合劑。 如果使用自動膠帶機，它可以快速切割長度一致的膠帶，顯著提高效率，節省成本，避免浪費。

方法二（雙面膠帶固定）首先，用耐高溫雙面膠帶粘在載體板上，效果與矽膠板相同。 然後，將FPC粘在載體板上，特別注意膠帶粘度不要太高，否則回流焊後剝離時容易導致FPC撕裂。 經過反復加熱，雙面膠帶的粘度會逐漸降低，當粘度過低而無法可靠固定FPC時，必須立即更換雙面膠帶。 該站是防止FPC污染的關鍵站，需要佩戴指套進行工作。 在重複使用承載板之前，需要對其進行適當的清潔。 可以用無紡布蘸清洗劑擦拭，也可以用防靜電防塵輥去除表面灰塵、錫珠等异物。 拆卸和放置FPC時，不要用力過大，因為FPC很脆弱，容易出現褶皺和斷裂。

3.2 FPC錫膏印刷

FPC對焊膏的成分沒有特定要求，焊球顆粒的尺寸和金屬含量由FPC上存在的細間距IC决定。 然而，FPC對焊膏的印刷效能要求很高，焊膏應具有優异的觸變性。 焊膏應能够容易地列印和從模具上分離，並牢固地粘附在FPC的表面，沒有任何缺陷，如脫模、鋼網孔堵塞或列印後塌陷。

由於FPC在承載板上的負載，FPC上有一條耐高溫的膠帶用於定位，導致其平面度不一致。 囙此，FPC的印刷表面不能像PCB那樣平坦，並且具有一致的厚度和硬度。 囙此，不建議使用金屬刮刀，而應使用硬度為80-90度的聚氨酯刮刀。 錫膏印刷機最好有光學定位系統，否則會對印刷質量產生重大影響。 雖然FPC固定在載板上，但FPC和載板之間總會有一些小間隙，這是與PCB硬板最大的區別。 囙此，設備參數的設定也會對列印效果產生重大影響。

印刷站也是防止FPC污染的關鍵站。 工作時必須戴上手指套，同時保持工作站的清潔，經常擦拭鋼絲網，防止焊膏污染FPC的金手指和鍍金按鈕。

3.3 FPC SMT

根據產品的特性、部件的數量和安裝效率，可以使用中高速安裝機進行安裝。 由於每個FPC上都使用光學MARK標記進行定位，囙此在FPC上安裝SMD和在PCB上安裝之間沒有太大區別。 需要注意的是，雖然FPC固定在載板上，但其表面不能像PCB硬板那樣平坦，FPC和載板之間肯定會有局部間隙。 囙此，需要精確地設定吸嘴下降高度、吹風壓力等，並且需要降低吸嘴移動速度。

3.4 FPC回流焊

應使用強制性的熱風對流紅外回流焊爐，以便FPC上的溫度變化更均勻，减少焊接缺陷的發生。 如果使用單面膠帶，由於它只能固定FPC的四個側面，中間部分在熱空氣下容易變形，導致焊盤傾斜，熔融的錫（高溫下的液態錫）會流動，導致空焊、連續焊和焊珠，導致更高的工藝缺陷率。

3.4.1.溫度曲線試驗方法

由於載板的吸熱效能不同，FPC上的部件類型不同，回流焊過程中加熱後的溫度上升速度不同，吸收的熱量也不同。 囙此，仔細設定回流焊爐的溫度曲線對焊接質量有很大影響。 更可靠的方法是根據實際生產間距在測試板前後放置兩塊FPC加載板。 同時，將元件連接到測試板的FPC上，並用高溫焊絲將測試溫度探針焊接到測試點上。 同時，用耐高溫膠帶將探針線固定在測試板上。 請注意，耐高溫膠帶不能覆蓋測試點。 測試點應選擇在載體板每側的焊點和QFP引脚附近，這樣測試結果才能更好地反映實際情況。

3.4.2溫度曲線設定

在爐溫調試中，由於FPC的均勻性較差，最好使用溫度曲線筦道進行加熱/保溫/回流，這樣每個溫度區的參數更容易控制。 此外，熱衝擊對FPC和組件的影響較小。 根據經驗，最好將熔爐溫度調節到焊膏科技所需值的下限。 回流爐的風速通常是該爐能够使用的最低風速。 回流爐鏈條的穩定性良好，不應有晃動。

3.5 FPC的檢查、測試和折開

由於爐內載板特別是鋁載板的吸熱性，出爐時溫度較高，囙此最好在出爐口加裝強制冷卻風機，幫助快速降溫。 同時，員工需要佩戴絕緣手套，避免被高溫負荷板燙傷。 從承載板上取下焊接好的FPC時，應均勻用力，不得用力過猛，以免FPC撕裂或出現折痕。

應在5倍或更多的放大鏡下對拆下的FPC進行目視檢查，重點檢查表面殘留物、變色、金手指上的錫、焊料珠、IC引脚焊點和焊料連接。 由於FPC的表面不能很平坦，AOI的誤判率很高。 囙此，FPC通常不適用於AOI檢查。 然而，通過使用專門的測試夾具，FPC可以完成ICT和FCT測試。

由於大多數FPC都是連接板，在進行ICT和FCT測試之前，可能有必要進行板折開。 雖然使用刀片和剪刀等工具也可以完成分板工作，但工作效率和質量相對較低。 如果是大規模生產不規則FPC，可以製作專門的FPC衝壓和分割模具進行衝壓和分割，這可以大大提高工作效率。 同時，沖裁出的FPC邊緣整齊美觀，衝壓和切割過程中產生的內應力非常低，可以有效避免焊點開裂。

在PCBA柔性電子器件的組裝和焊接過程中，FPC的精確定位和固定是關鍵，而固定好與壞的關鍵是製作合適的承載板。 接下來是FPC的預烘焙、印刷、SMT和回流焊。 顯然，FPC的SMT工藝難度遠高於PCB硬板，囙此需要精確設定工藝參數。 同時，嚴格的生產過程管理同樣重要。 有必要確保工人嚴格遵守SOP中的每一項規定。 生產線工程師和IPQC應加强檢查，及時發現生產線上的异常情况，分析原因，並採取必要措施將FPCSMT生產線的缺陷率控制在數十個PPM以內。

FPC

4.PCBA生產設備

PCBA生產所需的基本設備包括焊膏印刷機、SMT機、回流焊、AOI檢測器、元件修整機、波峰焊、錫爐、洗衣機、ICT測試夾具、FCT測試夾具、老化測試架等。

4.1錫膏印刷機

現代焊膏印刷機通常由諸如印版裝載、焊膏添加、壓花和電路板進給等機构組成。 其工作原理是先將待印刷的電路板固定在印刷定位臺上，然後使用印刷機的左右刮刀將焊膏或紅膠通過鋼絲網漏到相應的焊盤上。 對於均勻洩漏的PCB，通過傳輸錶輸入到SMT機器進行自動SMT。

4.2 SMT機

SMT機器，也稱為“安裝機”或“表面安裝系統”，是在生產線上錫膏印刷機之後安裝的設備。 這是一種通過移動安裝頭將表面安裝組件準確放置在PCB焊盤上的設備。 它分為手動和全自動兩種。

4.3回流焊接

回流焊內部有一個加熱電路，將空氣或氮氣加熱到足够高的溫度，並將其吹向已經連接部件的電路板，使部件兩側的焊料熔化並與主機板結合。 這種工藝的優點是溫度易於控制，在焊接過程中可以避免氧化，並且製造成本也易於控制。

4.4 AOI探測器

AOI（自動光學檢測）是一種利用光學原理檢測焊接生產中常見缺陷的設備。 該機器通過監視器自動掃描PCB，收集影像，將測試的焊點與資料庫中的合格參數進行比較，處理影像，檢查PCB上的缺陷，並通過顯示器或自動標記顯示/標記缺陷，供維護人員維修。

4.5.元件修邊機

用於修剪和變形銷組件。

4.6波峰焊

波峰焊是將插板的焊接表面與高溫液態錫直接接觸以達到焊接目的的過程。 高溫液態錫保持一個斜坡，通過一種特殊的裝置形成波浪，囙此被稱為“波峰焊”。 它的主要數據是焊料條。

4.7錫爐

一般來說，錫爐是指用於電子焊接的焊接工具。 對於分立元件電路板，焊接一致性好，操作方便、快捷，工作效率高。

4.8平板墊圈

用於清潔PCBA板，可以去除焊接板上的殘留物。

4.9 ICT測試夾具

ICTTest主要用於通過測試探針與PCBA佈局之間接觸的測試點來測試PCBA電路所有部件的開路、短路和焊接情况

4.10 FCT測試夾具

FCT（功能測試）是指為測試目標板（UUTUnitUnderTest）在各種設計狀態下工作提供類比操作環境（激勵和負載）的測試方法，從而從每個狀態中獲得參數，以驗證UUT的功能。 簡單地說，這意味著在UUT上加載適當的激勵，並量測輸出響應是否滿足要求。

4.11老化試驗框架

老化測試臺可以對PCBA板進行批量測試，並類比用戶長時間的操作來測試有問題的PCBA板。

IPCB擁有成熟的SMT工廠以及PCB和FPC工廠，為PCBA和FPC提供一站式OEM服務。 產品涉及汽車電子、醫療設備、工業控制、航空航太和通信設備等多個領域。