整理在fpc上貼裝smd幾種方案.doc

1、在 FPC 上貼裝 SMD 幾種方案 根據(jù)貼裝精度要求以及元件種類和數(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F(xiàn)PC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：片狀元件一般體積大于 0603,引 腳間距大于等于0.65的QFC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)域中無元件，每片 FPC上都有二個(gè)用于光學(xué)定位的 MAR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)，來制造高精度FPC定位模

2、板。使模板上定位銷的直徑和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2mn左右為好，且材質(zhì)經(jīng)過多次 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上，使定位銷通過托板上的孔露出來。將 FPC 一片一片套在露出的定銷上，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上無殘留膠劑。特 別需要注意的是FPC固定

3、在托板上開始到進(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SMTB裝1.適用范圍：A、元件種類：幾乎所有常規(guī)元件，引腳間距小于 0.65mm的CFP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QFPB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MAR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)過必幾十次的高溫

4、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，一種定位銷高度與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型定位銷高比前一種略高一點(diǎn)，由于 FPC柔，面積較大， 形狀不規(guī)則，所以T型定位銷的作用是限制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，弓I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FP

5、C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)的工廠里采取高烘干法。125C條件下烘干時(shí)間為12小時(shí)左右。塑封SMD在 80C-120 C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0C, 4 C -8 C最合適。使用

6、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 啟，經(jīng)攪拌后使用。如果未達(dá)到室溫就開啟使用，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（32C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 20C左右，相 對(duì)濕度保持在 6

7、0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

8、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 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 5。焊球直徑過小，其表面氧化物會(huì)隨直徑變小而非線性

9、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700-900

10、Kcps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

11、整齊或污染 FPC表面。刮刀速度應(yīng)與焊盤間距成正比關(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

12、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 FPC上都有定位用的光學(xué)MAR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。

13、 雖然后 在PCB進(jìn)行貼裝時(shí)，這個(gè)過程設(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 ） 溫度曲線測(cè)試方法：由于托 板的吸熱性不同、FPC上元件種類的不同、它們?cè)诨亓骱钢惺軣岷?，溫度上升?速度不同，吸收的熱量也不同， 因此仔細(xì)地設(shè)置回流焊的溫度曲線， 對(duì)焊接質(zhì)量 大有影響。比較妥當(dāng)?shù)姆椒ㄊ牵?根據(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

14、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，則預(yù)熱時(shí)間過長(zhǎng)， 焊粒氧化程度

15、也較高， 將有過多的活化劑在達(dá)到溫度峰值區(qū)前就被耗盡， 在峰值 區(qū)內(nèi)沒有足夠的活化劑來還原被氧化的焊料和金屬表面。 焊料無法快速熔化并濕 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，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不同品牌的焊錫膏推薦的溫度曲線有所不同，不同 焊劑比例的焊錫膏溫度曲線也有較明顯的差異。 下面介紹的是我們使用的溫度曲 線：A、預(yù)熱階段：溫度從室溫到150C,上升速度約為1-2 C/左右。B、保溫 階段：溫度從150C上升到170C，保溫時(shí)間30-60秒。C、焊接階段：溫度升 高速

16、度約為20C/S，最高溫度峰值不能超過230C,200C以上的區(qū)域要保持20-40 秒，220E -230 C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2C -5 C /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 A 不同特性的免清洗焊膏其溫 度曲線有一定的差異。B 使用充氮再流焊工藝時(shí)，免清洗焊膏的溫度曲線與一 般再流焊條件下的普通焊錫膏溫度曲線相似，具有 150C左右的保溫區(qū)域，只過 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與常規(guī)的溫度 曲線有明顯不同。根據(jù)供應(yīng)商的推薦，預(yù)熱曲線須呈性上升到160C左右，上升速率為1.5-2 C/s，然后以2-4 C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230C，200C以上的區(qū)域要保持