软板如何进行贴片

发布时间:2019-05-08
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在FPC上贴装SMD几种计划
  依据贴装精度要求以及元件品种和数量的不同,现在常用的计划如下几种:
  计划1、单片FPC上的简略贴装
1. 适用范围
A. 元件品种:以电阻电容等片装为主。
B. 元件数量:每片FPC需求贴装的元件数量很少,一般只有几个元件。
C. 贴装精度:贴装精度要求不高(只有片状元件)。
D. FPC特性:面积很小。
E. 批量状况:一般都是以万片为计量单位。
2. 制作进程
A.焊膏印刷:FPC靠外型定坐落印刷专用托板上,一般选用小型半自动专用印刷机印刷。受条件约束,也可以选用手工印刷,但是印刷质量不稳定,作用比半自动印刷的要差。
B. 贴装:一般可选用手工贴装。位置要求稍高一些的个别元件也可选用手动贴片机贴装。
C.焊接:一般都选用再流焊工艺。特殊状况下也可用专用设备点焊。假如人工焊接,质量难以控制。
  计划2、多片贴装:多片FPC靠定位模板定坐落托半上,并全程固定在托板上一起SMT贴装。
1. 适用范围:
A、 元件品种:片状元件一般体积大于0603,引脚距离大于等于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符号和二个以上的定位孔。
2. FPC的固定:
  依据金属漏板的CAD数据,读取FPC的内定位数据,来制作高精度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。依据同样的CAD数据制作一批托板。托板厚度以2mm左右为好,且原料通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,经高温冲击后有必要易剥离。而且在FPC上无残留胶剂。
  特别需求留意的是FPC固定在托板上开始到进行焊接印刷和贴装之间的寄存时刻越短越好。
  计划3、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、元件品种:几乎一切惯例元件,引脚距离小于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距离的QFP贴装精度也可确保。
D、FPC特性:面积较大,有几个定位小孔,有FPC光学定位的MARK符号和重要元件如QFP的光学定位符号。
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。这种托板通过必几十次的高温冲击后尺寸改变和翘曲变形极小。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,别的一种T型定位销高比前一种略高一点,因为FPC很柔,面积较大,形状不规则,所以T型定位销的作用是约束FPC某些部分的偏移,确保印刷和贴装精度。针对这种固定办法,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,其寄存的时刻虽没有约束,但受环境条件的影响,时刻也不宜太长。不然FPC简单受潮,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留意事项
    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,发作焊接不良的可能性小。较佳的计划是片状元件笔直方向、SOT和SOP水平方向放置。
    2、FPC及塑封SMD元件一样归于"潮湿敏感器材",FPC吸潮后,比较简单引起翘曲变形,在高温下简单分层,所以FPC和一切塑封SMD一样,平常要防湿保存,在贴装前必定要进行驱湿烘干。一般在规模出产的工厂里采纳高烘干法。1250C条件下烘干时刻为12小时左右。塑封SMD在800C-1200C下16-24小时。
    3、焊锡膏的保存和便用前的预备:
    焊锡膏的成份较杂乱,温度较高时,某些成份十分不稳定,易挥发,所以焊锡膏平常应密封存在低温环境中。温度应大于00C,40C-80C最合适。运用前在常温中回温8小时左右(密封条件下),当其温度与常温一致时。才干敞开,经拌和后运用。假如未到达室温就敞开运用,焊膏就会吸收空气中的水分,在回流焊会形成飞溅,发作锡珠等不良现象。一起吸收的水分在高温下简单与某些活化剂发作反应,消耗掉活化剂,简单发作焊接不良。焊锡膏也严禁在高温(320C以上)下快速回温。人工拌和时要均匀用力,当拌和到锡膏像稠稠的浆糊一样,用刮刀挑起,可以天然地分段落下,就说明可以运用。最好可以运用离心式自动拌和机,作用更好,而且可以防止人工拌和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200C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挑选在0.1mm-0.5mm之间。依据实践作用,当漏板的厚度为最小焊盘宽度的二分之一以下时,焊膏脱板的作用好,漏空中焊锡的残留少。漏孔的面积一般比焊盘要小10%左右。
  因为贴装元件的精度要求,常用的化学腐蚀不符合要求建议选用化学腐蚀加部分化学抛光法、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) 化学腐蚀加部分化学抛光法:
  化学腐蚀法制作漏板,现在在国内较为遍及,但孔壁不够润滑,可选用局化学抛光法添加孔壁的润滑度。该办法制作本钱较低。
2) 激光法:
  本钱高。但加工精度高,孔壁润滑,公役小,能合适印刷0.3mm距离的QFP的焊锡膏。
    6、 焊锡膏:
    依据产品的要求,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,非球型所占份额不能超过5%。直径大小应依据一般法则,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,不然直径过大的焊球和不规则的颗粒简单阻塞漏印窗口,形成焊锡膏印刷不良。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份额不能超过5%。焊球直径过小,其外表氧化物会随直径变小而非线性快速添加,在回流焊中将很多消耗助焊成份,严重影响焊接质量。假如为免清洗锡膏,其去氧化物物质偏少,焊接作用会更差。所以大小均匀的直径为40um的球型焊锡膏颗粒是较佳的挑选。
2) 焊料份额:
  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%满足焊料可以确保可靠的焊接强度。
3) 粘度:
  焊锡膏的流动力学是很杂乱的。很显着,焊锡膏应该可以很简单印刷而且能牢固地附着在FPC外表,低粘度的焊锡膏(500Kcps)简单发作陷落而构成短路,而高粘度的焊锡膏(1400Kcps)简单残留在金属漏孔中,慢慢地阻塞漏孔,影响印刷质量。所以700-900Kcps的焊锡膏较为抱负。
4) 触变系数:一般挑选为0.45-0.60。
    7、 印刷参数:
1) 刮刀品种及硬度:
  因为FPC固定办法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,所以不宜选用金属刮刀,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:
  一般挑选在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必定视点印刷,可以有效地确保QFP四边焊盘上焊锡膏的印刷量,印刷作用最好。
4) 印刷速度:
  在10-25mm/s范围内。印刷速度太快将会形成刮刀滑行,导致漏印。速度太慢,会形成焊锡膏边缘不整齐或污染FPC外表。刮刀速度应与焊盘距离成正比联系,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,焊锡膏的填充时刻仅有10mm/s。所以适中的印刷速度可以确保精密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。因为改变印刷的速度会改变印刷的压力,通常状况下,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外表刮干净。太小的压力会使FPC上锡膏量缺乏,而太大的印刷压力会使焊锡膏印得太薄,一起添加了焊锡膏污染金属漏板反面和FPC外表的可能性。
6) 脱板速度:
  0.1-0.2mm/s。因为FPC的特殊性,较慢的脱板速度有利于焊锡膏从漏孔中脱离。假如速度较快,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改变,会形成FPC与托板之间的空隙大小瞬间改变,影响焊锡膏从漏孔中脱离和印刷图形的完整性,形成不良。现在,更先进的印刷机,能将脱板速度设置成为可加快的,速度能从0逐步加快,其脱板作用也十分好。
8、贴片:
  依据产品的特性、元件数量和贴片效率,一般选用中高速贴片机进行贴装。因为每片FPC上都有定位用的光学MARK符号,所以在FPC上进行SMD贴装与在PCB上进行贴装差异不大。需求留意的是,元件贴片动作完成后,吸嘴中的吸力应及时变成0后,吸嘴才干从元件上移走。虽然后在PCB上进行贴装时,这个进程设置不妥也会引起贴装不良,但是在柔软的FPC上发作这种不良的概率要大得多。一起也应留意下贴高度,而且吸嘴移走的速度也不宜太快。
9、 回流焊:
  应选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改变,减少焊接不良的发作。
1) 温度曲线测验办法:
  因为托板的吸热性不同、FPC上元件品种的不同、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,因而仔细地设置回流焊的温度曲线,对焊接质量大有影响。比较妥当的办法是,依据实践出产时的托板间隔,在测验板前各放两块装有FPC的托板,一起在测验托板的FPC上贴装有元件,用高温焊锡丝将测验温探头焊在测验点上,一起用耐高温胶带(PA保护膜)将探头导线固定在托板上。留意,耐高温胶带不能将测验点覆盖住。测验点应选在靠托板各边较近的焊点上和QFP引脚等处,这样的测验成果更能反映真实状况。
2) 温度曲线的设置及传送速度:
  因为咱们选用的焊锡膏焊料的重量比到达90%-92%,焊剂成分较少,因而整个回流焊时刻控制在3分钟左右,咱们应依据回流焊温区的多少以及各功能段所需时刻的多少,来设置回流焊各温区的加热及传送速度。需求留意的是,传送速度不宜过快,以免形成颤动,引起焊接不良。
  我们知道免清洗焊锡膏中的活化剂较少,活化程度较低,假如选用惯例温度曲线,则预热时刻过长,焊粒氧化程度也较高,将有过多的活化剂在到达温度峰值区前就被耗尽,在峰值区内没有满足的活化剂来还原被氧化的焊料和金属外表。焊料无法快速熔化并湿润金属外表形成焊接不良,因而对于免清洗焊锡膏而言,应选用与惯例焊锡膏不同的定位曲线,才干得到杰出的焊接作用。这一点住住被一些SMT工艺师所忽视。
1. 惯例焊锡膏的回流焊曲线
  不同品牌的焊锡膏引荐的温度曲线有所不同,不同焊剂份额的焊锡膏温度曲线也有较显着的差异。下面介绍的是咱们运用的温度曲线:
A、预热阶段:温度从室温到1500C,上升速度约为1-20C/左右。
B、保温阶段:温度从1500C上升到1700C,保温时刻30-60秒。
C、焊接阶段:温度升高速度约为20C/s,最高温度峰值不能超过2300C,2000C以上的区域要保持20-40秒,2200C-2300C的时刻控制在3-5秒。
D、冷却阶段:温度到达峰值后天然下降,下降速度在20C-50C/s之间,温度下降速度太慢,简单构成共聚金属化合物,影响焊接强度。
2. 免清洗焊锡膏的回流焊曲线
A.不同特性的免清洗焊膏其温度曲线有必定的差异。
B.运用充氮再流焊工艺时,免清洗焊膏的温度曲线与一般再流焊条件下的一般焊锡膏温度曲线类似,具有1500C左右的保温区域,只过时刻上有差异。
C.运用一般再流焊时,免清洗焊锡膏的温度曲线与惯例的温度曲线有显着不同。依据供应商的引荐,预热曲线须呈性上升到1600C左右,上升速率为1.5-20C/s,然后以2-40C的速度上升至峰值,其中显着的保温区域。最高温度峰值不能超过2300C,2000C以上的区域要保持20-40秒时刻同,2200C-2300C的时刻控制在3-5秒。


小结
  在FPC上进行SMD贴装,重点之一是FPC的固定,固定的好坏直接影响贴装质量。其次是焊锡膏的挑选、印刷和回流焊。在FPC固定杰出的状况下,可以说70%以上的不良是工艺参数设置不妥引起的。因而要依据FPC的不同、SMD元件的不同、托板吸热性的不同、选用的焊锡膏特性的不同、设备特性参数的不同来确认工艺参数,并动临控出产进程,及时发现异常状况,剖析并作出正确的判别,采纳必要的办法,才干将SMT出产的不良率控制在几十个PPM之内。