柔性PCB组装一站式FPC解决方案

柔性PCB制造到柔性电路组装的一站式解决方案

柔性电路组装:不要像刚性PCB那样SMT

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FPC是柔性印刷电路的简称. Fpc(Flex PCB Assembly或flex circuit Assembly)的印刷电路板组装(PCBA)和焊接工艺与刚性PCB板有很大不同。 由于柔性PCB缺乏硬度,因此相对灵活。 如果不使用专用载板,则无法固定和传输;此外,无法完成印刷、贴装和回流炉等基本表面贴装技术(SMT)工艺

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FPC预处理
FPC板比较软,出厂时一般不进行真空包装。 因此,在运输和储存过程中,它很容易吸收空气中的水分,因此在进行SMT工艺之前需要预先烘烤,以使水分缓慢排出。 否则,在回流焊的高温冲击下,FPC吸收的水分会迅速汽化,成为从FPC中伸出的水蒸气,容易造成FPC脱层、起泡等缺陷。

预烘条件一般在80-100°C的温度下,时间为4-8小时。 在特殊情况下,温度可以调整到125℃以上,但烘烤时间必须相应缩短。 烘烤前,请务必进行样品测试,以确定FPC是否能够承受设定的烘烤温度,或咨询fpc制造商以获得合适的烘烤条件。 烘烤时,FPC不应堆叠太多-10-20pnl是合适的。

一些FPC制造商会在每个PNL之间放一张纸进行隔离。 有必要确认这种隔离纸是否能够承受设定的烘烤温度,如果没有必要去除离型纸,则进行烘烤。 烘烤后的FPC应没有明显的变色、变形、翘曲或其他缺陷,经IPQC合格后才能投入生产。

FPC装配载体夹具的生产
根据电路板的CAD文件,读取fpc的钻孔层,制造高精度FPC定位模板和专用载体夹具。 确保定位模板上的销钉直径与载板上的定位孔和FPC的孔直径相同。 许多Fpc的厚度不同;例如,有些可能不同以保护电路的一部分,有些则出于设计原因。 有些部分较厚,有些部分较薄,有些有较硬的材料,如FR-4或PI铝。 

因此,载板与FPC的连接需要根据实际情况进行顺序处理,以及抛光和挖槽,以确保fpc在印刷和放置过程中是平坦的。 载板的材料要求轻薄、强度高、热吸收低、散热快、多次热冲击后翘曲变形小。 常用的载体材料有合成石、铝板、硅胶板、特殊高温磁化钢板等。

柔性电路SMT生产工艺


这里我们以一个通用的载板为例来说明Fpc的SMT要点。 当使用硅胶板或磁性固定装置时,FPC的固定要方便得多,而不需要使用胶带。 印刷、修补、锡焊等工艺的工艺要点相同。

FPC的定位
在表面安装之前,需要将FPC精确地固定到载板上。 特别重要的是要注意,fpc固定在载板上后,印刷、安装和焊接之间的存储时间越短越好。 载板有两种:带定位销和不带定位销的。 没有定位销的载板需要与带定位销的定位模板配合使用。 

首先,将载板放在模板的定位销上,使定位销通过载板上的孔暴露出来,并将FPC一块一块地放入。 用胶带固定外露的定位销,然后将载板与FPC定位模板分离,进行印刷、修补和焊接。 载板上固定有数个长度约1.5mm的弹簧定位销。 FPC可以直接一个一个地套在弹簧定位销上,然后用胶带固定。 在印刷过程中,弹簧定位销可以被钢网完全压入载板而不会产生负面结果。

方法一(用单面胶带固定):用薄的高温单面胶带将fpc的四边固定在载板上,防止FPC移位和翘曲。 胶带的粘度要适中,回流焊后要容易剥离。 上没有胶水残留。 如果使用自动胶带机,可以快速切割相同长度的胶带,可以显着提高效率,节省成本,避免浪费。

方法二(用双面胶带固定):先用耐高温的双面胶带粘在载体夹具上(效果与硅胶板相同),然后将FPC粘贴到载体夹具上。 注意胶带的粘度,不宜过高,否则回流后会剥落。 易造成FPC撕裂。 在经过几个烘箱后,双面胶带的粘度会逐渐降低。 必须立即更换。 

这个工作站是为了防止FPC变脏,工作时需要佩戴手指胶辊。 载板在重复使用之前,需要对其进行适当的清洁。 可用无纺布蘸洗涤剂擦拭,也可用防静电粘辊去除表面灰尘、锡珠等异物。 拿起FPC时不要使用太多的力量。 FPC是脆弱的,容易出现折痕和断裂.



Fpc锡膏印刷
Fpc对锡膏的成分没有非常特殊的要求。 焊球颗粒的尺寸和金属含量取决于FPC上是否存在细间距集成电路(Ic)。 但Fpc对锡膏的印刷性能要求较高,锡膏应具有优良的触变性;锡膏应易于印刷脱模并牢固地粘附在FPC表面,不应有脱模不良、阻挡印后漏模或塌模等缺陷。

因为fpc装载在载板上,所以在FPC上有用于定位的耐高温胶带。 这使得平面不一致,因此fpc的印刷表面不能像PCB那样平坦,厚度和硬度一致。 因此,不适合使用金属刮刀,而是硬度为80-90度的聚氨酯型刮刀。 锡膏打印机最好配备光学定位系统; 

否则会对印刷质量产生较大影响。 虽然fpc固定在载板上,但FPC和载板之间总会有一些微小的间隙。 板之间的最大差异,因此设备参数的设置也会对印刷效果产生较大的影响。

印刷站也是防止FPC被弄脏的关键。 工作时必须佩戴手指胶辊(同时保持工位清洁),经常摩擦钢网,以防止锡膏污染FPC的金手指和镀金按钮。

FPC组装
根据产品的特性、元器件数量、所需的贴片效率,可采用中、高速贴片机进行贴片。 由于每个FPC上都有一个用于定位的光学标记,因此在Fpc上的表面贴装器件(SMD)安装和刚性PCB安装之间没有太大差异。 需要注意的是,虽然fpc固定在载板上,但其表面不能像刚性PCB那样平坦。

在FPC和载板之间肯定会有部分间隙,因此吸嘴下降高度,吹气压力等。 需要精确地设定,并且需要降低喷嘴的移动速度。 与此同时,Fpc多为连接板,fpc的良率相对较低。 因此,整个PNL包含一些不良PC是正常的。 这就要求贴片机具有不良标记识别功能。 否则,生产这种非集成的当PNL是一个好的板时,生产效率将大大降低。

Fpc回流焊接


应采用强制热风对流红外回流炉,这样可以更均匀的改变FPC上的温度,减少焊接不良的发生。 如果您使用单面胶带—因为您只能固定FPC的四个侧面—中间部分在热空气下变形,焊盘很容易倾斜,熔化的锡(高温下的液态锡)会流动,导致空或连续焊接。 锡珠,使工艺不良率更高。

1)温度曲线测试方法
由于载板的热吸收性能不同,FPC上的元器件种类不同,在回流焊过程中被加热后温度以不同的速度上升,吸收的热量也不同。 因此,仔细设置回流炉的温度曲线,以提高焊接质量。 这对结果有显着影响。 

更可靠的方法是在测试板前后放置两块装有FPC的载板—根据实际生产时的载板间隔--并在测试载板的FPC上安装元件,并使用高温焊锡丝测试温度。 探针焊接在测试点上,用耐高温胶带将探针导线固定在载板上。 请注意,此磁带无法复盖测试点。 测试点应选择在载板两侧的焊点和四边形扁平封装(qfp)引脚附近,这样测试结果才能更好地反映真实情况。

2)温度曲线的设定
在烘箱温度调试中,由于FPC的温度均匀性不好,最好采用加热/保温/回流的温度曲线方法。 这样,每个温区的参数更容易控制,FPC和元件受热冲击的影响更小。 根据经验,最好将炉温调整到锡膏技术要求的下限。 回流炉的风速一般是该炉能使用的最低风速。 回流炉的链条应稳定无抖动。

FPC检验、测试及子板
由于载板在烘箱内吸收热量(特别是铝载板),烘箱排出时温度比较高,所以最好在烘箱出口处加一个强制冷却风扇,帮助其快速降温。 与此同时,操作人员需要戴上绝缘手套,以避免被高温载体灼伤。 从载板上取焊好的FPC时,力应均匀,不应使用蛮力防止fpc被撕裂或产生折痕。


将取出的FPC在5倍以上的放大镜下目测,寻找表面残胶、变色、金手指锡、锡珠、IC引脚空焊、连续焊接等问题。 由于Fpc的表面不可能很光滑,这使得AOI的误判率很高,FPC一般不适用于自动化光学检测(aoi);但借助特殊的测试夹具,Fpc可以完成ICT和功能测试(FCTs)。

由于Fpc大多是连接板,因此可能需要在ICT和FCT流程之前拆分板。 虽然拆分也可以用刀片、剪刀等工具来完成,但操作的效率和质量低,废品率高。 对于异形Fpc的批量生产,建议制作专用的fpc冲压和分割模具,这样可以大大提高效率。 与此同时,冲孔的FPC边缘整齐美观,冲压和切割过程中产生的内应力很低。 这样,可以有效避免焊点开裂。

在柔性PCBA的组装和焊接过程中,Fpc的精确定位和固定是关键。 固定的关键是制作合适的载板-然后是FPC预烘烤,印刷,放置和回流焊接。 显然,Fpc的SMT工艺比刚性Pcb要困难得多,因此有必要精确地设置工艺参数。 

严格的生产过程管理也很重要。 有必要确保运营商严格执行SOP上的每个要求。 工程师和过程质量控制(IPQC)应加强检查,及时发现生产线的异常情况,分析原因,并采取必要措施将FPC SMT生产线的不良率控制在几十PPM以内。

在PCBA生产过程中,需要大量的机械设备来组装一块板。 通常,工厂机械设备的质量水平直接决定了生产能力。

PCBA生产所需的基本设备包括:锡膏打印机、取放机、回流焊、AOI检测仪、元件修整机、波峰焊、锡炉、洗衣机、ICT测试治具、FCT测试治具。 对于老化测试架,不同尺寸的PCBA加工厂具有不同的设备。



柔性PCB组装生产设备

1.锡膏打印机
现代锡膏打印机一般由板材装载、锡膏添加、压印和电路板转移组成。 其工作原理是这样的:先将待印刷的柔性线路板固定在印刷定位台上,然后由印刷机的左右刮板将锡膏或红胶通过模版印刷在对应的焊盘上。 转运站输入贴片机进行自动贴片。

2.取放机
在生产线中也称为"贴装机"和"表面贴装系统",它是在锡膏打印机后通过移动贴装头来精确贴装表面元件而配置的。 它是放置在flex PCB焊盘上的设备,分为手动和自动两种。

3.回流焊接
回流焊内部有一个加热电路,它将空气或氮气加热到足够高的温度,并将其吹到已连接元件的柔性电路板上。 这样做是为了使组件两侧的焊料熔化并粘合到主板上。 这种工艺的优点是温度易于控制,焊接时可以避免氧化,制造成本更容易最小化。

4.AOI探测器
全名自动光学检测也被称为自动光学检测,这是一种基于光学原理检测焊接生产中遇到的常见缺陷的设备。 AOI是一种发展迅速的新型检测技术,很多厂家都引进了AOI检测设备。 

自动检测时,机器通过摄像头自动扫描flex PCBA,采集图像,将被测焊点与数据库中的合格参数进行比对,图像处理后,检查出PCB上的缺陷,并通过显示器或自动 然后它可以由维修人员出来修理.

5.零件修边机
这用于切割和时尚销组件。

6. 波峰焊
波峰焊确保插件板的焊接面与高温液态锡直接接触,达到焊接的目的。 高温液态锡保持斜率,特殊装置使其形成波浪状现象,故名。 主要材料是焊条.

7.锡炉
一般来说,"锡炉"是指在电子焊接中使用的焊接工具。 对于分立元件电路板,焊接一致性好,操作方便、快捷,工作效率高。 是您生产加工的好帮手。

8.清洗机
这用于清洁flex PCBA板,并可在焊接后清除板上的残留物。

9.ICT测试夹具
ICTs主要通过用*测试探针接触PCB布局的测试点来测试所有部件的柔性PCBA电路开路、短路和焊接状况。

10.FCT测试夹具
FCT,或称功能测试,是指提供给测试目标板(被测单元[UUT])的模拟运行环境(激励和负载),使其工作在各种设计状态,从而获得各个状态的参数来验证UUT。 功能好坏的测试方法。 简单来说,就是给UUT加载一个合适的激励,测量输出端的响应是否满足要求。

11.老化测试框架
烧录式测试机架可以批量测试PCBA板,通过长时间模拟用户的操作来测试有问题的柔性PCBA板。

柔性PCB组装外包的要求


PCBA外包加工是指PCBA制造商向其他有能力的PCBA加工制造商发送订单。 那么,一般的要求是什么?

物料清单(BoM)
严格按照物料清单、柔性PCB丝印和外包加工要求插入或安装元件。 当材料与票据、PCB丝印不符,或与工艺要求相抵触时--或要求模棱两可,无法操作时--应及时与我公司联系,确认材料和工艺要求的正确性。

防静电要求
所有组件都被视为静电敏感器件。
所有接触部件和产品的人员应穿防静电衣服、防静电手镯和防静电鞋。
当原材料进入工厂和仓库时,静电敏感装置都是防静电包装。
在操作过程中,我们使用防静电工作表面,并为组件和半成品使用防静电容器。
焊接设备接地可靠,电烙铁采用防静电型。 所有必须在使用前测试。
半成品PCB在防静电箱中储存和运输,隔离材料采用防静电珍珠棉。
整机无壳采用防静电包装袋。




组件外观标记方向的要求
极性部件按极性插入。
对于侧面有丝印的元件(如高压陶瓷电容器),垂直插入时,丝印朝右;水平插入时,丝印朝下。 当丝印在顶部的元件(不包括芯片电阻)水平插入时,字体方向与PCB丝印方向相同;垂直插入时,字体顶部朝右。
当电阻水平插入时,误差色环朝右;当电阻垂直插入时,误差色环朝下;当电阻垂直插入时,误差色环朝板。
灵活的PCB焊接要求
插件元件在焊接面上的引脚高度为1.5~0mm,贴片元件应平贴板面,焊点应光滑,无毛刺,略呈圆弧形。 焊料应超过焊料端的高度的2/3,但不应超过焊料端的高度。 少锡、球形焊点或焊料复盖的贴片都是不可接受的。
焊点高度:单面板焊针高度不小于1mm,双面板焊针高度不小于0.5mm,并要求穿锡。
焊点形状:复盖整个焊盘的圆锥形状。
焊点表面:光滑、光亮,无黑点、助焊剂等杂质,无尖峰、凹坑、气孔、露铜等缺陷。
焊点强度:用焊盘和引脚完全润湿,无假焊或假焊。
焊点截面:元件的切脚应尽量不切到焊料部分,引线与焊料的接触面不应有开裂现象。 横截面没有尖刺或倒钩。
针座焊接:针座必须安装在底板上,位置和方向在针座焊接后,底部浮动高度不应超过0.5毫米,基体的歪斜不应超过丝印框。 针座的行也应保持整齐,不允许错位或不平整。

运输业
为防止Flex PCBA损坏,在运输过程中应使用以下包装:

容器:防静电周转箱。
隔离材料:防静电珍珠棉。
放置间距:柔性PCB板与板之间、PCB板与盒之间有大于10mm的距离。
放置高度:距周转箱顶面有大于50mm的空间,以保证周转箱不压在电源上,特别是电缆的电源上。
洗涤要求及其他
Flex PCBA板表面应清洁,无锡珠、元件引脚和污渍。 特别是在插件表面的焊点处,不应该有任何由焊接留下的污垢。 洗板时,应保护下列设备:电线、连接端子、继电器、开关、聚酯电容器等易腐蚀的设备。 继电器严禁超声波清洗。

安装后,所有组件都不允许延伸到flex PCB的边缘之外。 当柔性PCBA通过熔炉时,由于插件元件的引脚被锡流冲刷,某些插件元件在熔炉焊接后会倾斜,导致元件的主体超过丝印框,因此需要修复焊接人员进行适当


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