浅谈FPC制造良率的提升优化

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  摘要:伴随着手持产品的快速发展,FPC在其上的应用越来越多,现代的手持式产品都普遍的向着轻、薄、短、小,还有多功能以及智能化方向发展,尤其是FPC更是具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点。但FPC的加工难度和制造良率一直都是电子产品的两大难点。
  关键词:FPC;制造良率;加工难度
  中图分类号:TN141 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)20-0032-02
  为了提高FPC的制造良率,我们应该从管理观念上抓起,应该做到与时俱进,在SMT生产检测设备和工艺方法上面应该进一步的创新和研究,这样才能够与21世纪的现代社会相接轨,才能够更好地适应生产、适应交付的需要。在生产设备上应该采用精密程度匹配的自动化设备,在制作工艺上,应该提高和优化生产方法才能够提升生产效率和良率。
  1 FPC的结构介绍
  在当今社会的发展中,FPC器件被广泛地应用在电子产品当中,尤其是在手持式产品当中更是普遍。现代电子产品在人们生活水平日益提高的前提下,被不断地创新和改革,现代的手持式电子产品,渐渐演变成多功能、智能化、性能可靠、外形精巧、让人们越来越能接受的产品,就比如说苹果手机还有平板电脑就是这样的。然而FPC的应用为手持式产品“轻、薄”的特点起到了革命性的推动作用,也为实现产品性能和外形巧妙多样化带来了巨大的改革,它的应用前景将是宽广的。FPC对应的市场要求,一直都是一个高端的高科技市场,它们将带动着技术研究的不断进步和发展,只有不断地创新和改革,对艺术和相应的技术进行严格的要求,才能够适应这个社会,才不能够不被市场所淘汰。为了提高其可靠性还有质量,我们应该对于FPC的性能还有结构充分的了解。我们接下来就对FPC的发展趋势还有技术特征以及FPC和SMT的组装工艺进行简单的介绍。
  FPC是一种柔性的印刷电路板,一般被称作软板。目前已经有单面、双面、多层柔性板以及刚柔结合多层板。一般来说我们工艺上要求FPC的铜箔厚度是0.018~0.035mm,一般把PI或者PET作为绝缘保护胶片以及基板胶片。现代的FPC比以往的PCB具有更能缩小体积、减轻重量、降低厚度等优点,但是FPC还是有缺点的,它的接卸强度非常小,很容易在生产的过程中造成焊点或者走线的断裂,在生产操作的过程中也是非常困难的,它没有办法单独地承受一些比较重的部分,而且非常容易产生皱折痕。虽然说它存在着这么多的缺点,但是还是被广泛地应用在电子产品当中,可见它有多么的重要。
  2 对于FPC在制造良率提升方面的要求
  我们可以从三个方面来说一下FPC在制造良率提升方面的要求。分别从FPC的排版工艺要求、FPC焊盘表面处理工艺要求、FPC焊盘的阻焊膜设计要求说一下。
  FPC排版工艺要求。因为FPC板间的精度和表面的平整性都不如PCB,这就要求我们应该在FPC拼扳数排板的时候不应该太大。如果FPC的的外形和PCB的外形一样大就会造成可靠性低的这种现象,应该根据FPC的厚度和柔性程度,在确保不同拼板基板尺寸精度,满足与FPT的组装工艺要求下,尽量把拼板数做大。因为板面太小不利用生产效率,然而板面太大又会影响到FPC组装精度控制的要求。FPC的印刷与贴装,直接被定位孔和光学辨识点、是否满足焊锡丝印与贴装的精度要求而影响着。FPC在载板上的定位效果,被定位孔精度误差影响着。我们应该将位置度的偏差以及大小误差控制在0.1mm之内。光学辨识点的形状应该规范,对比度应该掌握得好,与板边及就近露铜焊盘距离应该不小于5mm。
  对于FPC焊盘的表面处理工艺的要求。用于FPT器件焊盘的涂镀工艺主要有电镀镍金和化学镍金、有机保护涂层、镀锡或浸锡、浸银几种,虽然理论上以上几种工艺都可用于FPC表面处理,而实际上日前以化学镍金应用最多。虽然说有机保护涂层和浸银的表面平整而且焊接性能非常好,但是因为它们在空气当中容易被氧化,然而FPC很难进行真空包装,所以说在FPC的表面处理时候很少用到这两种材料。一般我们采用电镀或化学镍金,因为它们仅有抗氧化、耐磨、性能稳定、保存期较长等特点,但是它们的工艺也是非常复杂而且成本也相对来说很高。
  对于FPC焊盘的阻焊膜设计的要求。FPC的覆盖膜阻焊层一般会以聚酰亚胺薄膜为材料,采用机关切割的方式进行开窗预加工,然后再进行对位压合形成。我们应该保证其均匀、规则而且均衡,阻焊膜是不能够覆盖焊盘的。为了解决这个问题我们或者选择信誉好的FPC商,或者加强来料的检验和管制,或者对FPC进行显微镜的检验。
  3 对于FPC载板治具与丝印品质
  为了保证FPT器件和FPC组装具有可靠性,我们应该把重视PFC排板和焊盘方面的可制造性设计以及SMT组装工艺上的管制及最优化看得一样重要。SMT组装工艺主要分为三点:印刷、贴装和回焊。这其中最重要的就是焊锡印刷问题。源于FPC的柔软特性使得定位非常困难,我们应该采用专用载板治具,才能够更好地完成印刷、贴片、过炉等SMT基本作业工序。一般制作载板治具的材质要求强度高、吸热少、散热快。在进行FPC载板治具的制作时候,因为铝合金磁性载板治具的成本不高、寿命不短,而且非常容易清洁,所以说一般它的应用还是很广泛的。载板治具的作用在于,既要保证FPC每个角落都能够得到有效支撑与固定,还应该对其翘曲变形的问题进行有效的矫正。载板治具的精密程度以及品质的好坏,直接关系到焊锡印刷、器件贴装和回流焊接等制程作业的成败,并且对产品的可靠性带来了极大的影响。所以说,进行载板治具验收是必须的。为了使得FPC的焊锡印刷涂敷获得更好的效果,我们应该采用印刷和重复精度≥0.02~0.008mm的全自动视觉印刷机。这对于提高FPC的可靠性具有深远性的意义。
  在进行FPC上组装高密度FPT器件,应该从多方面考虑。比如说在刮刀压力对印刷品质影响较大,选择正确的印刷压力,才能恰当地使得焊膏从模板表面刮干净。在选择FPT器件的硬刷速度应该设为20~40mm/s。模板的印刷方式接触式,印刷的模板垂直抬起可使印刷质量所受影响最小等等,这也可以大大地增加FPC的可靠性。
  4 FPC组件的检验、分板与测试
  我们在进行FPC组装板的外观检验的时候,应该从以下几个方面来进行考虑。比如说在组装板上点数不多的情况下,可以采用目视的视检方式,但是对于FPT器件应该采用显微镜进行处理。对于CSP等一些器件,应该采用多角度透视进行检验。FPC板应该采用ICT探针测试,为了防止软板内部微小的线路受到破坏,应该选用圆珠形的探针,但是因为圆珠形探针测试的稳定性不是那么好,而且通常难以覆盖FPC高密度组装板的所有测试点。就这种情况,一般我们会接合FPC上自身的连接器或者是金手指端口,以ATE测试治具的这种方式进行FCT测试,就可以达到规定的测试率了。在进行完FPC测试之后,为了避免FPT器件的各个焊接点受到应力的破坏,我们应该做底部的填充处理工作。还有一点需要我们注意的就是,FPC精细间距器件高密度组装板,应该在外观检查、功能测试还有分板作业等,进行重点性的排查,以避免应力对FPT器件焊接点的危害。
  5 结语
  FPC是现代电子产业发展的趋势,为了能够更好地进行发展和完善,我们不得不考虑的是它的加工难度和制造良率问题。为了能够保持它的制造良率,我们要考虑的部分很多,比如说它的表面的平整性,只有它表面的平整性保证了,才能够在进行组装的时候更加稳妥,才能不对它的可靠性造成影响。本论文阐述了在进行SMT生产的过程中,对于FPC的结构特性以及优化制造良率的要求。对于FPC的预处理问题、固定问题、刷问题、贴装问题以及检验和测试等问题,进行了一系列的研究和探索。所以说,在提高FPC制造良率方面提出了很多意见和想法,希望能对SMT行业的FPC精英们有所帮助。
  参考文献
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  作者简介:韩磊(1981—),男,山东德州人,华为终端有限公司高级工程师,研究方向:工程工艺。
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