詳細解析PCBA的電子處理、製作、生產全過程
發布時間:2018-02-13 來源:傳感器技術 責任編輯:lina
【導讀】FPC又稱柔性電路板,FPC的PCBA組裝焊接流程與硬性電路板的組裝有很大的不同,因為FPC板子的硬度不夠,較柔軟,如果不使用專用載板,就無法完成固定和傳輸,也就無法完成印刷、貼片、過爐等基本SMT工序。
一.FPC的預處理
FPC板子較柔軟,出廠時一般不是真空包裝,在運輸和存儲過程中易吸收空氣中的水分,需在SMT投線前作預烘烤處理,將水分緩慢強行排出。否則,在回流焊接的高溫衝擊下,FPC吸收的水分快速氣化變成水蒸氣突出FPC,易造成FPC分層、起泡等不良。
預烘烤條件一般為溫度80-100℃時間4-8小時,特殊情況下,可以將溫度調高至125℃以上,但需相應縮短烘烤時間。烘烤前,一定要先作小樣試驗,以確定FPC是否可以承受設定的烘烤溫度,也可以向FPC製造商谘詢合適的烘烤條件。烘烤時,FPC堆疊不能太多,10-20PNL比較合適,有些FPC製造商會在每PNL之(zhi)間(jian)放(fang)一(yi)張(zhang)紙(zhi)片(pian)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li),需(xu)確(que)認(ren)這(zhe)張(zhang)隔(ge)離(li)用(yong)的(de)紙(zhi)片(pian)是(shi)否(fou)能(neng)承(cheng)受(shou)設(she)定(ding)的(de)烘(hong)烤(kao)溫(wen)度(du),如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)需(xu)將(jiang)隔(ge)離(li)紙(zhi)片(pian)抽(chou)掉(diao)以(yi)後(hou),再(zai)進(jin)行(xing)烘(hong)烤(kao)。烘(hong)烤(kao)後(hou)的(de)FPC應該沒有明顯的變色、變形、起翹等不良,需由IPQC抽檢合格後才能投線。
二.專用載板的製作
根據電路板的CAD文件,讀取FPC的孔定位數據,來製造高精度FPC定位模板和專用載板,使定位模板上定位銷的直徑和載板上的定位孔、FPC上定位孔的孔徑相匹配。很多FPC因為要保護部分線路或是設計上的原因並不是同一個厚度的,有的地方厚而有的地方要薄點,有的還有加強金屬板,所以載板和FPC的結合處需要按實際情況進行加工打磨挖槽的,作用是在印刷和貼裝時保證FPC是平整的。載板的材質要求輕薄、高強度、吸熱少、散熱快,且經過多次熱衝擊後翹曲變形小。常用的載板材料有合成石、鋁板、矽膠板、特種耐高溫磁化鋼板等。
三.生產過程.
我們在這裏以普通載板為例詳述FPC的SMT要點,使用矽膠板或磁性治具時,FPC的固定要方便很多,不需要使用膠帶,而印刷、貼片、焊接等工序的工藝要點是一樣的。
1. FPC的固定:
在進行SMT之前,首先需要將FPC精確固定在載板上。特別需要注意的是,從FPC固定在載板上以後,到進行印刷、tiezhuanghehanjiezhijiandecunfangshijianyueduanyuehao。zaibanyoudaidingweixiaohebudaidingweixiaoliangzhong。budaidingweixiaodezaiban,xuyudaidingweixiaodedingweimobanpeitaoshiyong,xianjiangzaibantaozaimobandedingweixiaoshang,shidingweixiaotongguozaibanshangdedingweikongluchulai,jiangFPC一片一片套在露出的定位銷上,再用膠帶固定,然後讓載板與FPC定位模板分離,進行印刷、貼片和焊接。帶定位銷的載板上已經固定有長約1.5mm的彈簧定位銷若幹個,可以將FPC一片一片直接套在載板的彈簧定位銷上,再用膠帶固定。在印刷工序,彈簧定位銷可以完全被鋼網壓入載板內,不會影響印刷效果。
方法一(單麵膠帶固定):用薄型耐高溫單麵膠帶將 FPC 四邊固定在載板上,不讓 FPC 有偏移和起翹,膠帶粘度應適中,回流焊後必須易剝離,且在FPC上無殘留膠劑。如果使用自動膠帶機,能快速切好長短一致的膠帶,可以顯著提高效率,節約成本,避免浪費。
方法二(雙麵膠帶固定):先用耐高溫雙麵膠帶貼在載板上,效果與矽膠板一樣,再將 FPC 粘貼到載板,要特別注意膠帶粘度不能太高,否則回流焊後剝離時,很容易造成FPC撕裂。在反複多次過爐以後,雙麵膠帶的粘度會逐步變低,粘度低到無法可靠固定FPC時必須立即更換。此工位是防止FPC髒(zang)汙(wu)的(de)重(zhong)點(dian)工(gong)位(wei),需(xu)要(yao)戴(dai)手(shou)指(zhi)套(tao)作(zuo)業(ye)。載(zai)板(ban)重(zhong)複(fu)使(shi)用(yong)前(qian),需(xu)作(zuo)適(shi)當(dang)清(qing)理(li),可(ke)以(yi)用(yong)無(wu)紡(fang)布(bu)蘸(zhan)清(qing)洗(xi)劑(ji)擦(ca)洗(xi),也(ye)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)防(fang)靜(jing)電(dian)粘(zhan)塵(chen)滾(gun)筒(tong),以(yi)除(chu)去(qu)表(biao)麵(mian)灰(hui)塵(chen)、錫珠等異物。取放FPC時切忌太用力,FPC較脆弱,容易產生折痕和斷裂。
2. FPC的錫膏印刷:
FPC對焊錫膏的成分沒有很特別的要求,錫球顆粒的大小和金屬含量等以FPC上有沒有細間距IC為準,但 FPC對焊錫膏的印刷性能要求較高,焊錫膏應具有優良的觸變性,焊錫膏應該能夠很容易印刷脫模並且能牢固 地附著在FPC表麵,不會出現脫模不良阻塞鋼網漏孔或印刷後產生塌陷等不良。
因為載板上裝載FPC,FPC上有定位用的耐高溫膠帶,使其平麵不一致,所以FPC的印刷麵不可能象PCB那 樣平整和厚度硬度一致,所以不宜采用金屬刮刀,而應采用硬度在80-90度的聚胺酯型刮刀。 錫膏印刷機最好帶有光學定位係統,否則對印刷質量會有較大影響,FPC雖然固定在載板上,但是FPC與載 板之間總會產生一些微小的間隙,這是與PCB硬板最大的區別,因此設備參數的設定對印刷效果也會產生較大 影響。
印刷工位也是防止FPC髒汙的重點工位,需要戴手指套作業,同時要保持工位的清潔,勤擦鋼網,防止焊 錫膏汙染FPC的金手指和鍍金按鍵。
3. FPC的貼片:
根據產品的特性、元件數量和貼片效率,采用中、高速貼片機進行貼裝均可。由於每片FPC上都有定位用 的光學MARK標記,所以在FPC上進行SMD貼裝與在PCB上進行貼裝區別不大。需要注意的是,雖然FPC被固 定在載板上,但是其表麵也不可能像PCB硬板一樣平整,FPC與載板之間肯定會存在局部空隙,所以,吸嘴下 降高度、吹氣壓力等需精確設定,吸嘴移動速度需降低。同時,FPC 以聯板居多,FPC 的成品率又相對偏低, 所以整PNL中含部分不良PCS是很正常的,這就需要貼片機具備BAD MARK識別功能,否則,在生產這類非整 PNL都是好板的情況下,生產效率就要大打折扣了。
4. FPC的回流焊:
應采用強製性熱風對流紅外回流焊爐,這樣FPC上的溫度能較均勻地變化,減少焊接不良的產生。如果是 使用單麵膠帶的,因為隻能固定FPC的四邊,中間部分因在熱風狀態下變形,焊盤容易形成傾斜,熔錫(高溫 下的液態錫)會流動而產生空焊、連焊、錫珠,使製程不良率較高。
1)溫度曲線測試方法:
由於載板的吸熱性不同,FPC上元件種類的不同,它們在回流焊過程中受熱後溫度上升的速度不同,吸收 的熱量也不同,因此仔細地設置回流焊爐的溫度曲線,對焊接質量大有影響。比較穩妥的方法是,根據實際生 產時的載板間隔,在測試板前後各放兩塊裝有FPC的載板,同時在測試載板的FPC上貼裝有元件,用高溫焊錫 絲將測試溫探頭焊在測試點上,同時用耐高溫膠帶將探頭導線固定在載板上。注意,耐高溫膠帶不能將測試點 覆蓋住。測試點應選在靠近載板各邊的焊點和QFP引腳等處,這樣的測試結果更能反映真實情況。
2)溫度曲線的設置:
在爐溫調試中,因為FPC的均溫性不好,所以最好采用升溫/保溫/回流的溫度曲線方式,這樣各溫區的參 數易於控製一些,另外FPC和元件受熱衝擊的影響都要小一些。根據經驗,最好將爐溫調到焊錫膏技術要求值 的下限,回焊爐的風速一般都采用爐子所能采用的最低風速,回焊爐鏈條穩定性要好,不能有抖動。
5. FPC的檢驗、測試和分板:
由於載板在爐中吸熱,特別是鋁質載板,出爐時溫度較高,所以最好是在出爐口增加強製冷卻風扇,幫助 快速降溫。同時,作業員需帶隔熱手套,以免被高溫載板燙傷。從載板上拿取完成焊接的FPC時,用力要均勻, 不能使用蠻力,以免FPC被撕裂或產生折痕。
取下的FPC放在5倍以上放大鏡下目視檢驗,重點檢查表麵殘膠、變色、金手指沾錫、錫珠、IC引腳空焊、連焊等問題。由於FPC表麵不可能很平整,使AOI的誤判率很高,所以FPC一般不適合作AOI檢查,但通過借助專用的測試治具,FPC可以完成ICT、FCT的測試。
由於 FPC 以聯板居多,可能在作 ICT、FCT 的測試以前,需要先做分板,雖然使用刀片、剪刀等工具也可以完成分板作業,但是作業效率和作業質量低下,報廢率高。如果是異形FPC的大批量生產,建議製作專門的FPC衝壓分板模,進行衝壓分割,可以大幅提高作業效率,同時衝裁出的FPC邊緣整齊美觀,衝壓切板時產生的內應力很低,可以有效避免焊點錫裂。
在PCBA柔性電子的組裝焊接過程, FPC的精確定位和固定是重點,固定好壞的關鍵是製作合適的載板。其次是FPC的預烘烤、印刷、貼片和回流焊。顯然FPC的SMT工藝難度要比PCB硬板高很多,所以精確設定工藝參數是必要的,同時,嚴密的生產製程管理也同樣重要,必須保證作業員嚴格執行SOP上的每一條規定,跟線工程師和IPQC應加強巡檢,及時發現產線的異常情況,分析原因並采取必要的措施,才能將FPC SMT產線的不良率控製在幾十個PPM之內。
在PCBA生產過程中,需要依靠很多的機器設備才能將一塊板子組裝完成,往往一個工廠的機器設備的質量水平直接決定著製造的能力。
PCBA生產所需要的基本設備有錫膏印刷機、貼片機、回流焊、AOI檢測儀、元器件剪腳機、波峰焊、錫爐、洗板機、ICT測試治具、FCT測試治具、老化測試架等,不同規模的PCBA加工廠,所配備的設備會有所不同。

四.PCBA生產設備
1、錫膏印刷機
現代錫膏印刷機一般由裝版、加錫膏、壓印、輸電路板等機構組成。它的工作原理是:先將要印刷的電路板固定在印刷定位台上,然後由印刷機的左右刮刀把錫膏或紅膠通過鋼網漏印於對應焊盤,對漏印均勻的PCB,通過傳輸台輸入至貼片機進行自動貼片。
2、貼片機
貼片機:又稱“貼裝機”、“表麵貼裝係統”(Surface Mount System),在生產線中,它配置在錫膏印刷機之後,是通過移動貼裝頭把表麵貼裝元器件準確地放置PCB焊盤上的一種設備。分為手動和全自動兩種。
3、回流焊
huiliuhanneibuyouyigejiaredianlu,jiangkongqihuodanqijiaredaozugougaodewenduhouchuixiangyijingtiehaoyuanjiandexianluban,rangyuanjianliangcedehanliaoronghuahouyuzhubanzhanjie。zhezhonggongyideyoushishiwenduyiyukongzhi,hanjieguochengzhonghainengbimianyanghua,zhizaochengbenyegengrongyikongzhi。
4、AOI檢測儀
AOI(Automatic Optic Inspection)的全稱是自動光學檢測,是基於光學原理來對焊接生產中遇到的常見缺陷進行檢測的設備。AOI是新興起的一種新型測試技術,但發展迅速,很多廠家都推出了AOI測試設備。當自動檢測時,機器通過攝像頭自動掃描PCB,采集圖像,測試的焊點與數據庫中的合格的參數進行比較,經過圖像處理,檢查出PCB上缺陷,並通過顯示器或自動標誌把缺陷顯示/標示出來,供維修人員修整。
5、元器件剪腳機
用於對插腳元器件進行剪腳和變形。
6、波峰焊
bofenghanshirangchajianbandehanjiemianzhijieyugaowenyetaixijiechudadaohanjiemude,qigaowenyetaixibaochiyigexiemian,bingyouteshuzhuangzhishiyetaixixingchengyidaodaoleisibolangdexianxiang,suoyijiao"波峰焊",其主要材料是焊錫條。
7、錫爐
一般情況下,錫爐是指電子接焊接中使用的一種焊接工具。對於分立元件線路板焊接一致性好,操作方便、快捷、工作效率高,是您生產加工的好幫手。
8、洗板機
用於對PCBA板進行清洗,可清除焊後板子的殘留物。
9、ICT測試治具
ICT Test 主要是*測試探針接觸PCB layout出來的測試點來檢測PCBA的線路開路、短路、所有零件的焊接情況
10、FCT測試治具
FCT(功能測試)它指的是對測試目標板(UUT:Unit Under Test)提供模擬的運行環境(激勵和負載),使其工作於各種設計狀態,從而獲取到各個狀態的參數來驗證UUT的功能好壞的測試方法。簡單地說,就是對UUT加載合適的激勵,測量輸出端響應是否合乎要求。
11、老化測試架
老化測試架可批量對PCBA板進行測試,通過長時間等模擬用戶使用的操作,測試出有問題的PCBA板。
PCBA外協加工是指PCBA加工廠家將PCBA訂單外發給其他有實力的PCBA加工廠家。那麼,PCBA外協加工一般有什麼要求呢?
一、物料清單
應嚴格按照物料清單、PCB絲印及外協加工要求進行插裝或貼裝元件,當發生物料與清單、 PCB絲印不符,或與工藝要求相矛盾,或要求模糊不清而不能作業時,應及時與我公司聯係,確認物料及工藝要求的正確性。
二、防靜電要求
1、所有元器件均作為靜電敏感器件對待。
2、凡與元器件及產品接觸人員均穿防靜電衣、佩戴防靜電手環、穿防靜電鞋。
3、原料進廠與倉存階段,靜電敏感器件均采用防靜電包裝。
4、作業過程中,使用防靜電工作台麵,元器件及半成品使用防靜電容器盛放。
5、焊接設備可靠接地,電烙鐵采用防靜電型。使用前均需經過檢測。
6、PCB板半成品存放及運輸,均采用防靜電箱,隔離材料使用防靜電珍珠棉。
7、無外殼整機使用防靜電包裝袋。
三、元器件外觀標識插裝方向的規定
1、極性元器件按極性插裝。
2、絲印在側麵的元器件(如高壓陶瓷電容)豎向插裝時,絲印朝右;橫向插裝時,絲印朝下。絲印在頂部的元器件(不包括貼片電阻)橫向插裝時,字體方向同PCB板絲印方向;豎向插裝時,字體上方朝右。
3、電阻臥式橫向插裝時,誤差色環朝右;臥式豎向插裝時,誤差色環朝下;電阻立式插裝時,誤差色環朝向板麵。
四、焊接要求
1、插裝元件在焊接麵引腳高度1.5~2.0mm。貼片元件應平貼板麵,焊點光滑無毛刺、略呈弧狀,焊錫應超過焊端高度的2/3,但不應超過焊端高度。少錫、焊點呈球狀或焊錫覆蓋貼片均為不良;
2、焊點高度:焊錫爬附引腳高度單麵板不小於1mm,雙麵板不小於0.5mm且需透錫。
3、焊點形狀:呈圓錐狀且布滿整個焊盤。
4、焊點表麵:光滑、明亮,無黑斑、助焊劑等雜物,無尖刺、凹坑、氣孔、露銅等缺陷。
5、焊點強度:與焊盤及引腳充分潤濕,無虛焊、假焊。
6、焊點截麵:元件剪腳盡可能不剪到焊錫部分,在引腳與焊錫的接觸麵上無裂錫現象。在截麵處無尖刺、倒鉤。
7、針座焊接:針座要求底部貼板插裝,且位置端正,方向正確,針座焊接後,底部浮高不
超過0.5mm,座體歪斜不超出絲印框。成排的針座還應保持整齊,不允許前後錯位或高低不平
五、運輸
為防止PCBA損壞,在運輸時應使用如下包裝:
1、盛放容器:防靜電周轉箱。
2、隔離材料:防靜電珍珠棉。
3、放置間距:PCB板與板之間、PCB板與箱體之間有大於10mm的距離。
4、放置高度:距周轉箱頂麵有大於50mm的空間,保證周轉箱疊放時不要壓到電源,特別是有線材的電源。
六、洗板要求
板麵應潔淨,無錫珠、元件引腳、汙漬。特別是插件麵的焊點處,應看不到任何焊接留下的汙物。洗板時應對以下器件加以防護:線材、連接端子、繼電器、開關、聚脂電容等易腐蝕器件,且繼電器嚴禁用超聲波清洗。
七、所有元器件安裝完成後不允超出PCB板邊緣。
八、PCBA過(guo)爐(lu)時(shi),由(you)於(yu)插(cha)件(jian)元(yuan)件(jian)的(de)引(yin)腳(jiao)受(shou)到(dao)錫(xi)流(liu)的(de)衝(chong)刷(shua),部(bu)分(fen)插(cha)件(jian)元(yuan)件(jian)過(guo)爐(lu)焊(han)接(jie)後(hou)會(hui)存(cun)在(zai)傾(qing)斜(xie),導(dao)致(zhi)元(yuan)件(jian)本(ben)體(ti)超(chao)出(chu)絲(si)印(yin)框(kuang),因(yin)此(ci)要(yao)求(qiu)錫(xi)爐(lu)後(hou)的(de)補(bu)焊(han)人(ren)員(yuan)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)適(shi)當(dang)修(xiu)正(zheng)。
推薦閱讀:
深度解析量子傳感器的概念與現狀、性能
探討基於電流紋波的電動車窗位置的準確性判斷方法
解讀低功耗藍牙(BLE)無線傳感器網絡應用技術
設計和製作用於功率測量的示波器探頭
將傳感器設計運用到電池供電的無線物聯網(IoT)設備中
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 大聯大世平集團首度亮相北京國際汽車展 攜手全球芯片夥伴打造智能車整合應用新典範
- 2026北京車展即將啟幕,高通攜手汽車生態“朋友圈”推動智能化體驗再升級
- 邊緣重構智慧城市:FPGA SoM 如何破解視頻係統 “重而慢”
- 如何使用工業級串行數字輸入來設計具有並行接口的數字輸入模塊
- 意法半導體將舉辦投資者會議探討低地球軌道(LEO)發展機遇
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
接口IC
介質電容
介質諧振器
金屬膜電阻
晶體濾波器
晶體諧振器
晶體振蕩器
晶閘管
精密電阻
精密工具
景佑能源
聚合物電容
君耀電子
開發工具
開關
開關電源
開關電源電路
開關二極管
開關三極管
科通
可變電容
可調電感
可控矽
空心線圈
控製變壓器
控製模塊
藍牙
藍牙4.0
藍牙模塊
浪湧保護器



