pcb技术在FPC上贴装SMD几种方案

　　根据贴装精度要求以及元件种类和数量的不同，目前常用的方案如下几种：方案1、多片贴装：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贴装。
　
　　1. 适用范围：A、 元件种类：片状元件一般体积大于0603，引脚间距大于等于0.65的QFQ及其他元件均可。
　
　　B、 元件数量：每片FPC上几个元件到十几个元件。
　
　　C、 贴装精度：贴装精度要求中等。
　
　　D、FPC特性：面积稍大，有适当的区域中无元件，每片FPC上都有二个用于光学定位的MARK标记和二个以上的定位孔。
　
　　2. FPC的固定：根据金属漏板的CAD数据，读取FPC的内定位数据，来制造高精度FPC定位模板。使模板上定位销的直径和FPC上定位孔的孔径相匹配，且高度在2.5mm左右。FPC定位模板上还有托板下位销二个。根据同样的CAD数据制造一批托板。托板厚度以2mm左右为好，且材质经过多次热冲击后翘曲变形要小，以好的FR-4材料和其他优质材料为佳。进行SMT之前，先将托板套在模板上的托板定位销上，使定位销通过托板上的孔露出来。将FPC一片一片套在露出的定销上，用薄型耐高温胶带固定位在托板上，不让FPC有偏移，然后让托板与FPC定位模板分离，进行焊接印刷和贴装，耐高温胶带（PA保护膜）粘压要适中，经高温冲击后必须易剥离。而且在FPC上无残留胶剂。
　
　　特别需要注意的是FPC固定在托板上开始到进行焊接印刷和贴装之间的存放时间越短越好。
　
　　方案2、高精度贴装：将一片或几片FPC固定在高精度的定位托板上进行SMT贴装1. 适用范围：A、元件种类：几乎所有常规元件，引脚间距小于0.65mm的QFP也可。
　
　　B、元件数量：几十个元件以上。
　
　　C、贴装精度：相比较而言，高贴装精度最高0.5mm间距的QFP贴装精度也可保证。
　
　　D、FPC特性：面积较大，有几个定位小孔，有FPC光学定位的MARK标记和重要元件如QFP的光学定位标记。
　
　　2. FPC的固定：FPC固定在元件托板上。这种定位托板是批量定制的，精度极高，精度极高，每块托板之间的定位的差异可以忽略不计。这种托板经过必几十次的高温冲击后尺寸变化和翘曲变形极小。这种定位托板上有两个定位销，一种定位销高度与FPC厚度一致，直径与FPC的定位的定位小孔的孔径相匹配，另外一种T型定位销高比前一种略高一点，由于FPC很柔，面积较大，形状不规则，所以T型定位销的作用是限制FPC某些部分的偏移，保证印刷和贴装精度。针对这种固定方式，金属板上对应与T型定位销的地方可做适当处理。
　
　　FPC固定在定位托板上，其存放的时间虽没有限制，但受环境条件的影响，时间也不宜太长。否则FPC容易受潮，引越翘曲变形，影响贴装的质量。
　
　　在FPC上进行高精度贴装和工艺要求和注意事项1、FPC固定方向：在制作金属漏板和托板之前，应先考虑FPC的固定方向，使其在回流焊时，产生焊接不良的可能性小。较佳的方案是片状元件垂直方向、SOT和SOP水平方向放置。
　
　　2、FPC及塑封SMD元件一样属于"潮湿敏感器件"，FPC吸潮后，比较容易引起翘曲变形，在高温下容易分层，所以FPC和所有塑封SMD一样，平时要防湿保存，在贴装前一定要进行驱湿烘干。一般在规模生产的工厂里采取高烘干法。125℃条件下烘干时间为12小时左右。塑封SMD在80℃-120℃下16-24小时。
　
　

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　3、焊锡膏的保存和便用前的准备：焊锡膏的成份较复杂，温度较高时，某些成份非常不稳定，易挥发，所以焊锡膏平时应密封存在低温环境中。温度应大于0℃，4℃-8℃最合适。使用前在常温中回温8小时左右（密封条件下），当其温度与常温一致时。才能开启，经搅拌后使用。如果未达到室温就开启使用，焊膏就会吸收空气中的水分，在回流焊会造成飞溅，产生锡珠等不良现象。同时吸收的水分在高温下容易与某些活化剂发生反应，消耗掉活化剂，容易产生焊接不良。焊锡膏也严禁在高温（32℃以上）下快速回温。人工搅拌时要均匀用力，当搅拌到锡膏像稠稠的浆糊一样，用刮刀挑起，能够自然地分段落下，就说明能够使用。最好能够使用离心式自动搅拌机，效果更好，并且能够避免人工搅拌在焊锡膏中残留有气泡的现象，使印刷效更好。
　
　　4、环境温度及湿度：一般环境温度要求恒温在20℃左右，相对湿度保持在60％以下，焊锡膏印刷要求在相对密闭且空气对流小的空间中进行。
　
　　5、 金属漏板金属漏板的厚度一般选择在0.1mm-0.5mm之间。根据实际效果，当漏板的厚度为最小焊盘宽度的二分之一以下时，焊膏脱板的效果好，漏空中焊锡的残留少。漏孔的面积一般比焊盘要小10％左右。
　
　　由于贴装元件的精度要求，常用的化学腐蚀不符合要求建议采用化学腐蚀加局部化学抛光法、激光法和电铸法来制作金属漏板。从价格性能比较，激光法为优选。
　
　　1） 化学腐蚀加局部化学抛光法：化学腐蚀法制造漏板，目前在国内较为普遍，但孔壁不够光滑，可采用局化学抛光法增加孔壁的光滑度。该方法制造成本较低。
　
　

www.55dianzi.com2） 激光法：成本高。但加工精度高，孔壁光滑，公差小，能适合印刷0.3mm间距的QFP的焊锡膏。
　
　　6、 焊锡膏：根据产品的要求，可分别选用一般焊膏和免清洗焊锡膏。焊锡膏特性如下：1） 焊锡膏的颗粒形状和直径：颗粒膏的形状为球型，非球型所占比例不能超过5％。直径大小应根据一般法则，焊球直径应小于金属漏板厚度的三分之一，最小孔径宽度的五分之一，否则直径过大的焊球和不规则的颗粒容易阻塞漏印窗口，造成焊锡膏印刷不良。所以0.1-0.5mm厚度的金属板和0.22mm左右的最小漏板窗口宽度决定了焊球直径为40um左右。直径最大最小的焊球的比例不能超过5％。焊球直径过小，其表面氧化物会随直径变小而非线性快速增加，在回流焊中将大量消耗助焊成份，严重影响焊接质量。如果为免清洗锡膏，其去氧化物物质偏少，焊接效果会更差。所以大小均匀的直径为40um的球型焊锡膏颗粒是较佳的选择。
　
　　2） 焊料比例：焊料含量90％-92％左右的焊锡膏粘度适中，印刷时不易塌边，而且再流焊后，厚度大致为印刷时的75％足够焊料能够保证可靠的焊接强度。
　
　　3） 粘度：焊锡膏的流动力学是很复杂的。很明显，焊锡膏应该能够很容易印刷并且能牢固地附着在FPC表面，低粘度的焊锡膏（500Kcps）容易产生塌陷而形成短路，而高粘度的焊锡膏（1400Kcps）容易残留在金属漏孔中，慢慢地阻塞漏孔，影响印刷质量。所以700-900Kcps的焊锡膏较为理想。
　
　　4） 触变系数：一般选择为0.45-0.60. 7、 印刷参数：1） 刮刀种类及硬度：由于FPC固定方式的特殊性表现为印刷面不可能象PCB那样平整和厚度硬度一致，所以不宜采用金属刮刀，而应用硬度在80-90度的聚胺酯平型刮刀。
　
　　2） 刮刀与FPC的夹角：一般选择在60-75度之间。
　
　　3） 印刷方向：一般为左右或前后印刷，最先进的印刷机刮刀与传送方向呈一定角度印刷，能够有效地保证QFP四边焊盘上焊锡膏的印刷量，印刷效果最好。
　
　　4） 印刷速度：在10-25mm/s范围内。印刷速度太快将会造成刮刀滑行，导致漏印。速度太慢，会造成焊锡膏边缘不整齐或污染FPC表面。刮刀速度应与焊盘间距成正比关系，而与漏板的厚度的粘度成反比。0.2mm宽度的焊盘漏孔在印刷速度为20mm/s时，焊锡膏的填充时间仅有10mm/s.所以适中的印刷速度能够保证精细印刷时焊膏的印刷量。
　
　　5） 印刷压力：一般设定为0.1-0.3kg/每厘米长度。由于改变印刷的速度会改变印刷的压力，通常情况下，先固定印刷速度再调节印刷压力，从小到大，直至正好把焊锡膏从金属漏板表面刮干净。太小的压力会使FPC上锡膏量不足，而太大的印刷压力会使焊锡膏印得太薄，同时增加了焊锡膏污染金属漏板反面和FPC表面的可能性。
　
　　6） 脱板速度：0.1-0.2mm/s.由于FPC的特殊性，较慢的脱板速度有利于焊锡膏从漏孔中脱离。如果速度较快，在金属漏板和FPC之间，在FPC和托板之间的空气的压力会快速变化，会造成FPC与托板之间的空隙大小瞬间变化，影响焊锡膏从漏孔中脱离和印刷图形的完整性，造成不良。现在，更先进的印刷机，能将脱板速度设置成为可加速的，速度能从0逐渐加速，其脱板效果也非常好。
　
　　8、贴片：根据产品的特性、元件数量和贴片效率，一般采用中高速贴片机进行贴装。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，元件贴片动作完成后，吸嘴中的吸力应及时变成0后，吸嘴才能从元件上移走。虽然后在PCB上进行贴装时，这个过程设置不当也会引起贴装不良，但是在柔软的FPC上发生这种不良的概率要大得多。同时也应注意下贴高度，并且吸嘴移走的速度也不宜太快。
　
　　9、 回流焊：应采用强制性热风对流红外回流焊，这样FPC上的温度能较均匀地变化，减少焊接不良的产生。
　
　　1） 温度曲线 测试 方法：由于托板的吸热性不同、FPC上元件种类的不同、它们在回流焊中受热后，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的温度曲线，对焊接质量大有影响。比较妥当的方法是，根据实际生产时的托板间隔，在 测试 板前各放两块装有FPC的托板，同时在测试托板的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（PA保护膜）将探头导线固定在托板上。注意，耐高温胶带不能将测试点覆盖住。测试点应选在靠托板各边较近的焊点上和QFP引脚等处，这样的测试结果更能反映真实情况。
　
　　2） 温度曲线的设置及传送速度：由于我们采用的焊锡膏焊料的重量比达到90％-92％，焊剂成分较少，因此整个回流焊时间控制在3分钟左右，我们应根据回流焊温区的多少以及各功能段所需时间的多少，来设置回流焊各温区的加热及传送速度。需要注意的是，传送速度不宜过快，以免造成抖动，引起焊接不良。

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