在FPC上貼裝SMD有哪一些方法

根據(jù)貼裝精度要求以及元件種類(lèi)和數(shù)量的不同，目前常用的方案如下幾種：方案1、多片貼裝：多片FPC靠定位模板定位于托半上，并全程固定在托板上一起SMT貼裝。

1. 適用范圍：

A、 元件種類(lèi)：片狀元件一般體積大于0603，引腳間距大于等于0.65的QFQ及其他元件均可。

B、 元件數(shù)量：每片F(xiàn)PC上幾個(gè)元件到十幾個(gè)元件。

C、 貼裝精度：貼裝精度要求中等。

D、FPC特性：面積稍大，有適當(dāng)?shù)膮^(qū)域中無(wú)元件，每片F(xiàn)PC上都有二個(gè)用于光學(xué)定位的MARK標(biāo)記和二個(gè)以上的定位孔。

2. FPC的固定：

根據(jù)金屬漏板的CAD數(shù)據(jù)，讀取FPC的內(nèi)定位數(shù)據(jù)，來(lái)制造高精度FPC定位模板。使模板上定位銷(xiāo)的直徑和FPC上定位孔的孔徑相匹配，且高度在2.5mm左右。FPC定位模板上還有托板下位銷(xiāo)二個(gè)。根據(jù)同樣的CAD數(shù)據(jù)制造一批托板。托板厚度以2mm左右為好，且材質(zhì)經(jīng)過(guò)多次熱沖擊后翹曲變形要小，以好的FR-4材料和其他優(yōu)質(zhì)材料為佳。進(jìn)行SMT之前，先將托板套在模板上的托板定位銷(xiāo)上，使定位銷(xiāo)通過(guò)托板上的孔露出來(lái)。將FPC一片一片套在露出的定銷(xiāo)上，用薄型耐高溫膠帶固定位在托板上，不讓FPC有偏移，然后讓托板與FPC定位模板分離，進(jìn)行焊接印刷和貼裝，耐高溫膠帶（PA保護(hù)膜）粘壓要適中，經(jīng)高溫沖擊后必須易剝離。而且在FPC上無(wú)殘留膠劑。

特別需要注意的是FPC固定在托板上開(kāi)始到進(jìn)行焊接印刷和貼裝之間的存放時(shí)間越短越好。

方案2、高精度貼裝：將一片或幾片F(xiàn)PC固定在高精度的定位托板上進(jìn)行SMT貼裝

1. 適用范圍：

A、元件種類(lèi)：幾乎所有常規(guī)元件，引腳間距小于0.65mm的QFP也可。

B、元件數(shù)量：幾十個(gè)元件以上。

C、貼裝精度：相比較而言，高貼裝精度最高0.5mm間距的QFP貼裝精度也可保證。

D、FPC特性：面積較大，有幾個(gè)定位小孔，有FPC光學(xué)定位的MARK標(biāo)記和重要元件如QFP的光學(xué)定位標(biāo)記。

2. FPC的固定：

FPC固定在元件托板上。這種定位托板是批量定制的，精度極高，精度極高，每塊托板之間的定位的差異可以忽略不計(jì)。這種托板經(jīng)過(guò)必幾十次的高溫沖擊后尺寸變化和翹曲變形極小。這種定位托板上有兩個(gè)定位銷(xiāo)，一種定位銷(xiāo)高度與FPC厚度一致，直徑與FPC的定位的定位小孔的孔徑相匹配，另外一種T型定位銷(xiāo)高比前一種略高一點(diǎn)，由于FPC很柔，面積較大，形狀不規(guī)則，所以T型定位銷(xiāo)的作用是限制FPC某些部分的偏移，保證印刷和貼裝精度。針對(duì)這種固定方式，金屬板上對(duì)應(yīng)與T型定位銷(xiāo)的地方可做適當(dāng)處理。

FPC固定在定位托板上，其存放的時(shí)間雖沒(méi)有限制，但受環(huán)境條件的影響，時(shí)間也不宜太長(zhǎng)。否則FPC容易受潮，引越翹曲變形，影響貼裝的質(zhì)量。

在FPC上進(jìn)行高精度貼裝和工藝要求和注意事項(xiàng)

1、FPC固定方向：在制作金屬漏板和托板之前，應(yīng)先考慮FPC的固定方向，使其在回流焊時(shí)，產(chǎn)生焊接不良的可能性小。較佳的方案是片狀元件垂直方向、SOT和SOP水平方向放置。

2、FPC及塑封SMD元件一樣屬于“潮濕敏感器件”，F(xiàn)PC吸潮后，比較容易引起翹曲變形，在高溫下容易分層，所以FPC和所有塑封SMD一樣，平時(shí)要防濕保存，在貼裝前一定要進(jìn)行驅(qū)濕烘干。一般在規(guī)模生產(chǎn)的工廠(chǎng)里采取高烘干法。125℃條件下烘干時(shí)間為12小時(shí)左右。塑封SMD在80℃-120℃下16-24小時(shí)。

3、焊錫膏的保存和便用前的準(zhǔn)備：

焊錫膏的成份較復(fù)雜，溫度較高時(shí)，某些成份非常不穩(wěn)定，易揮發(fā)，所以焊錫膏平時(shí)應(yīng)密封存在低溫環(huán)境中。溫度應(yīng)大于0℃，4℃-8℃最合適。使用前在常溫中回溫8小時(shí)左右（密封條件下），當(dāng)其溫度與常溫一致時(shí)。才能開(kāi)啟，經(jīng)攪拌后使用。如果未達(dá)到室溫就開(kāi)啟使用，焊膏就會(huì)吸收空氣中的水分，在回流焊會(huì)造成飛濺，產(chǎn)生錫珠等不良現(xiàn)象。同時(shí)吸收的水分在高溫下容易與某些活化劑發(fā)生反應(yīng)，消耗掉活化劑，容易產(chǎn)生焊接不良。焊錫膏也嚴(yán)禁在高溫（32℃以上）下快速回溫。人工攪拌時(shí)要均勻用力，當(dāng)攪拌到錫膏像稠稠的漿糊一樣，用刮刀挑起，能夠自然地分段落下，就說(shuō)明能夠使用。最好能夠使用離心式自動(dòng)攪拌機(jī)，效果更好，并且能夠避免人工攪拌在焊錫膏中殘留有氣泡的現(xiàn)象，使印刷效更好。

4、環(huán)境溫度及濕度：

一般環(huán)境溫度要求恒溫在20℃左右，相對(duì)濕度保持在60％以下，焊錫膏印刷要求在相對(duì)密閉且空氣對(duì)流小的空間中進(jìn)行。

5、 金屬漏板

金屬漏板的厚度一般選擇在0.1mm-0.5mm之間。根據(jù)實(shí)際效果，當(dāng)漏板的厚度為最小焊盤(pán)寬度的二分之一以下時(shí)，焊膏脫板的效果好，漏空中焊錫的殘留少。漏孔的面積一般比焊盤(pán)要小10％左右。

由于貼裝元件的精度要求，常用的化學(xué)腐蝕不符合要求建議采用化學(xué)腐蝕加局部化學(xué)拋光法、激光法和電鑄法來(lái)制作金屬漏板。從價(jià)格性能比較，激光法為優(yōu)選。

1） 化學(xué)腐蝕加局部化學(xué)拋光法：

化學(xué)腐蝕法制造漏板，目前在國(guó)內(nèi)較為普遍，但孔壁不夠光滑，可采用局化學(xué)拋光法增加孔壁的光滑度。該方法制造成本較低。

2） 激光法：

成本高。但加工精度高，孔壁光滑，公差小，能適合印刷0.3mm間距的QFP的焊錫膏。

6、 焊錫膏：

根據(jù)產(chǎn)品的要求，可分別選用一般焊膏和免清洗焊錫膏。焊錫膏特性如下：

1） 焊錫膏的顆粒形狀和直徑：

顆粒膏的形狀為球型，非球型所占比例不能超過(guò)5％。直徑大小應(yīng)根據(jù)一般法則，焊球直徑應(yīng)小于金屬漏板厚度的三分之一，最小孔徑寬度的五分之一，否則直徑過(guò)大的焊球和不規(guī)則的顆粒容易阻塞漏印窗口，造成焊錫膏印刷不良。所以0.1-0.5mm厚度的金屬板和0.22mm左右的最小漏板窗口寬度決定了焊球直徑為40um左右。直徑最大最小的焊球的比例不能超過(guò)5％。焊球直徑過(guò)小，其表面氧化物會(huì)隨直徑變小而非線(xiàn)性快速增加，在回流焊中將大量消耗助焊成份，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。如果為免清洗錫膏，其去氧化物物質(zhì)偏少，焊接效果會(huì)更差。所以大小均勻的直徑為40um的球型焊錫膏顆粒是較佳的選擇。

2） 焊料比例：

焊料含量90％-92％左右的焊錫膏粘度適中，印刷時(shí)不易塌邊，而且再流焊后，厚度大致為印刷時(shí)的75％足夠焊料能夠保證可靠的焊接強(qiáng)度。

3） 粘度：

焊錫膏的流動(dòng)力學(xué)是很復(fù)雜的。很明顯，焊錫膏應(yīng)該能夠很容易印刷并且能牢固地附著在FPC表面，低粘度的焊錫膏（500Kcps）容易產(chǎn)生塌陷而形成短路，而高粘度的焊錫膏（1400Kcps）容易殘留在金屬漏孔中，慢慢地阻塞漏孔，影響印刷質(zhì)量。所以700-900Kcps的焊錫膏較為理想。

4） 觸變系數(shù)：一般選擇為0.45-0.60。

7、 印刷參數(shù)：

1） 刮刀種類(lèi)及硬度：

由于FPC固定方式的特殊性表現(xiàn)為印刷面不可能象PCB那樣平整和厚度硬度一致，所以不宜采用金屬刮刀，而應(yīng)用硬度在80-90度的聚胺酯平型刮刀。

2） 刮刀與FPC的夾角：

一般選擇在60-75度之間。

3） 印刷方向：

一般為左右或前后印刷，最先進(jìn)的印刷機(jī)刮刀與傳送方向呈一定角度印刷，能夠有效地保證QFP四邊焊盤(pán)上焊錫膏的印刷量，印刷效果最好。

4） 印刷速度：

在10-25mm/s范圍內(nèi)。印刷速度太快將會(huì)造成刮刀滑行，導(dǎo)致漏印。速度太慢，會(huì)造成焊錫膏邊緣不整齊或污染FPC表面。刮刀速度應(yīng)與焊盤(pán)間距成正比關(guān)系，而與漏板的厚度的粘度成反比。0.2mm寬度的焊盤(pán)漏孔在印刷速度為20mm/s時(shí)，焊錫膏的填充時(shí)間僅有10mm/s。所以適中的印刷速度能夠保證精細(xì)印刷時(shí)焊膏的印刷量。

5） 印刷壓力：

一般設(shè)定為0.1-0.3kg/每厘米長(zhǎng)度。由于改變印刷的速度會(huì)改變印刷的壓力，通常情況下，先固定印刷速度再調(diào)節(jié)印刷壓力，從小到大，直至正好把焊錫膏從金屬漏板表面刮干凈。太小的壓力會(huì)使FPC上錫膏量不足，而太大的印刷壓力會(huì)使焊錫膏印得太薄，同時(shí)增加了焊錫膏污染金屬漏板反面和FPC表面的可能性。

6） 脫板速度：

0.1-0.2mm/s。由于FPC的特殊性，較慢的脫板速度有利于焊錫膏從漏孔中脫離。如果速度較快，在金屬漏板和FPC之間，在FPC和托板之間的空氣的壓力會(huì)快速變化，會(huì)造成FPC與托板之間的空隙大小瞬間變化，影響焊錫膏從漏孔中脫離和印刷圖形的完整性，造成不良?，F(xiàn)在，更先進(jìn)的印刷機(jī)，能將脫板速度設(shè)置成為可加速的，速度能從0逐漸加速，其脫板效果也非常好。

8、貼片：

根據(jù)產(chǎn)品的特性、元件數(shù)量和貼片效率，一般采用中高速貼片機(jī)進(jìn)行貼裝。由于每片F(xiàn)PC上都有定位用的光學(xué)MARK標(biāo)記，所以在FPC上進(jìn)行SMD貼裝與在PCB上進(jìn)行貼裝區(qū)別不大。需要注意的是，元件貼片動(dòng)作完成后，吸嘴中的吸力應(yīng)及時(shí)變成0后，吸嘴才能從元件上移走。雖然后在PCB上進(jìn)行貼裝時(shí)，這個(gè)過(guò)程設(shè)置不當(dāng)也會(huì)引起貼裝不良，但是在柔軟的FPC上發(fā)生這種不良的概率要大得多。同時(shí)也應(yīng)注意下貼高度，并且吸嘴移走的速度也不宜太快。

9、 回流焊：

應(yīng)采用強(qiáng)制性熱風(fēng)對(duì)流紅外回流焊，這樣FPC上的溫度能較均勻地變化，減少焊接不良的產(chǎn)生。

1） 溫度曲線(xiàn)測(cè)試方法：

由于托板的吸熱性不同、FPC上元件種類(lèi)的不同、它們?cè)诨亓骱钢惺軣岷螅瑴囟壬仙乃俣炔煌?，吸收的熱量也不同，因此仔?xì)地設(shè)置回流焊的溫度曲線(xiàn)，對(duì)焊接質(zhì)量大有影響。比較妥當(dāng)?shù)姆椒ㄊ牵鶕?jù)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的托板間隔，在測(cè)試板前各放兩塊裝有FPC的托板，同時(shí)在測(cè)試托板的FPC上貼裝有元件，用高溫焊錫絲將測(cè)試溫探頭焊在測(cè)試點(diǎn)上，同時(shí)用耐高溫膠帶（PA保護(hù)膜）將探頭導(dǎo)線(xiàn)固定在托板上。注意，耐高溫膠帶不能將測(cè)試點(diǎn)覆蓋住。測(cè)試點(diǎn)應(yīng)選在靠托板各邊較近的焊點(diǎn)上和QFP引腳等處，這樣的測(cè)試結(jié)果更能反映真實(shí)情況。

2） 溫度曲線(xiàn)的設(shè)置及傳送速度：

由于我們采用的焊錫膏焊料的重量比達(dá)到90％-92％，焊劑成分較少，因此整個(gè)回流焊時(shí)間控制在3分鐘左右，我們應(yīng)根據(jù)回流焊溫區(qū)的多少以及各功能段所需時(shí)間的多少，來(lái)設(shè)置回流焊各溫區(qū)的加熱及傳送速度。需要注意的是，傳送速度不宜過(guò)快，以免造成抖動(dòng)，引起焊接不良。

大家知道免清洗焊錫膏中的活化劑較少，活化程度較低，如果采用常規(guī)溫度曲線(xiàn)，則預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，焊粒氧化程度也較高，將有過(guò)多的活化劑在達(dá)到溫度峰值區(qū)前就被耗盡，在峰值區(qū)內(nèi)沒(méi)有足夠的活化劑來(lái)還原被氧化的焊料和金屬表面。焊料無(wú)法快速熔化并濕潤(rùn)金屬表面造成焊接不良，因此對(duì)于免清洗焊錫膏而言，應(yīng)采用與常規(guī)焊錫膏不同的定位曲線(xiàn)，才能得到良好的焊接效果。這一點(diǎn)住住被一些SMT工藝師所忽視。

1. 常規(guī)焊錫膏的回流焊曲線(xiàn)

不同品牌的焊錫膏推薦的溫度曲線(xiàn)有所不同，不同焊劑比例的焊錫膏溫度曲線(xiàn)也有較明顯的差異。下面介紹的是我們使用的溫度曲線(xiàn)：

A、預(yù)熱階段：溫度從室溫到150℃，上升速度約為1-2℃/左右。

B、保溫階段：溫度從150℃上升到170℃，保溫時(shí)間30-60秒。

C、焊接階段：溫度升高速度約為20C/s，最高溫度峰值不能超過(guò)230℃，200℃以上的區(qū)域要保持20-40秒，220℃-230℃的時(shí)間控制在3-5秒。

D、冷卻階段：溫度達(dá)到峰值后自然下降，下降速度在2℃-5℃/s之間，溫度下降速度太慢，容易形成共聚金屬化合物，影響焊接強(qiáng)度。

2. 免清洗焊錫膏的回流焊曲線(xiàn)

A．不同特性的免清洗焊膏其溫度曲線(xiàn)有一定的差異。

B．使用充氮再流焊工藝時(shí)，免清洗焊膏的溫度曲線(xiàn)與一般再流焊條件下的普通焊錫膏溫度曲線(xiàn)相似，具有150℃左右的保溫區(qū)域，只過(guò)時(shí)間上有差異。

C．使用普通再流焊時(shí)，免清洗焊錫膏的溫度曲線(xiàn)與常規(guī)的溫度曲線(xiàn)有明顯不同。根據(jù)供應(yīng)商的推薦，預(yù)熱曲線(xiàn)須呈性上升到160℃左右，上升速率為1.5-2℃/s，然后以2-4℃的速度上升至峰值，其中明顯的保溫區(qū)域。最高溫度峰值不能超過(guò)230℃，200℃以上的區(qū)域要保持20-40秒時(shí)間同，220℃-230℃的時(shí)間控制在3-5秒。小結(jié)

在FPC上進(jìn)行SMD貼裝，重點(diǎn)之一是FPC的固定，固定的好壞直接影響貼裝質(zhì)量。其次是焊錫膏的選擇、印刷和回流焊。在FPC固定良好的情況下，可以說(shuō)70％以上的不良是工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的。因此要根據(jù)FPC的不同、SMD元件的不同、托板吸熱性的不同、選用的焊錫膏特性的不同、設(shè)備特性參數(shù)的不同來(lái)確定工藝參數(shù)，并動(dòng)臨控生產(chǎn)過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，分析并作出正確的判斷，采取必要的措施，才能將SMT生產(chǎn)的不良率控制在幾十個(gè)PPM之內(nèi)

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