一、FPC的簡介

FPC是(shi)Flexible Printed Circuit的(de)簡稱，又(you)稱柔(rou)(rou)性(xing)線路板或(huo)軟板。它是(shi)以(yi)聚(ju)酰亞(ya)胺或(huo)聚(ju)酯(zhi)薄膜為基材制成的(de)一(yi)種具(ju)有高度(du)可靠性(xing)的(de)柔(rou)(rou)性(xing)印制電(dian)路。

根據JIS C5017的(de)(de)定義，單面(mian)(mian)及雙(shuang)面(mian)(mian)印刷電路(lu)板是利用銅箔壓合在(zai)PET或是PI基(ji)材上形成單面(mian)(mian)線路(lu)的(de)(de)單面(mian)(mian)軟性(xing)印刷電路(lu)板，或是以PI為(wei)基(ji)材在(zai)兩面(mian)(mian)形成線路(lu)的(de)(de)雙(shuang)面(mian)(mian)軟性(xing)印刷電路(lu)板。

FPC主(zhu)要(yao)應用于：MP3、MP4播放器、便攜(xie)式(shi)CD播放機(ji)(ji)、家用VCD、DVD 、數碼照相機(ji)(ji)、手機(ji)(ji)及手機(ji)(ji)電池、數字對講機(ji)(ji)、醫療、汽車，航天及軍事等領(ling)域。

FPC的特點有：

FPC行業可劃分為：

二、FPC的SMT生產方式

2.1 RTR連續卷帶式

 roll-to- roll 或 reel-to-reel，簡稱RTR，中文全稱：連續卷帶法。

在20世紀80年代間，世界上有(you)少數(shu)大(da)型FPC生產(chan)廠(chang)家(jia)就開始建起了RTR的生產(chan)線。

由于(yu)當(dang)時所采(cai)用的(de)(de)工藝技(ji)(ji)術尚未(wei)成(cheng)熟，使(shi)得RTR生產線上所生產FPC的(de)(de)產品合格率很低。到90年代(dai)后(hou)期，由于(yu)TAB、COF市場(chang)的(de)(de)擴(kuo)大以(yi)及RTR技(ji)(ji)術趨于(yu)初(chu)步的(de)(de)成(cheng)熟，在生產 TAB、COF的(de)(de)FPC中(zhong)，開始逐漸發揮出(chu)這種連續生產FPC的(de)(de)設(she)備及工藝的(de)(de)優越(yue)性。到21世紀初(chu)，RTR方式(shi)生產FPC的(de)(de)技(ji)(ji)術發展已經相對成(cheng)熟。

REEL TO REEL 生產(chan)線示意圖(tu)：

2.1.1 Reel to Reel的優勢

? 無需作業(ye)員將FPC貼附在(zai)夾具上等相關作業(ye)工(gong)序(xu)。

? 避免FPC折痕、劃傷。

? 如后工(gong)序要做FOG、NCP等對無塵(chen)環境(jing)要求高的產品，可避免人員作業及環境(jing)的污染。

? 簡化包裝、運輸及(ji)作業條件。

? 能滿(man)足超薄、高端(duan)FPC的 COF等工序需求。

2.1.2 Reel to Reel的劣勢

? 生產(chan)線設(she)備的專業化程度高，適用(yong)的產(chan)品范圍窄。

? RTR生產設備投(tou)入(ru)成本昂貴。

? 適合超大批(pi)量的FPC生(sheng)產。不適用于多(duo)品(pin)種小(xiao)批(pi)量的生(sheng)產模式。

2.2 夾具貼附式

此類生產方式(shi)的(de)(de)重點(dian)是FPC的(de)(de)貼附(fu)/和固定(ding)。FPC貼附(fu)的(de)(de)目的(de)(de)就(jiu)是利用(yong)夾具把FPC變成(cheng)“PCB”，使(shi)FPC能像“PCB”一樣進行SMT。其(qi)簡(jian)化(hua)的(de)(de)工(gong)藝流程為(wei)：

相對(dui)REEL TO REEL，夾(jia)(jia)具(ju)貼附方(fang)式(shi)的成本低，簡(jian)單易用(yong)，所以使(shi)用(yong)夾(jia)(jia)具(ju)進(jin)行FPC SMT是目(mu)前業界(jie)最(zui)常使(shi)用(yong)的方(fang)法。本文(wen)將基于夾(jia)(jia)具(ju)貼附的生產(chan)方(fang)式(shi)進(jin)行闡述。

三、夾具貼附方式的工藝要點

3.1 預烘烤

 FPC材料容易受(shou)潮(chao)，當受(shou)潮(chao)的FPC經高溫焊接后，會出現起(qi)泡分(fen)層而導致報(bao)廢。所以通常要求FPC供(gong)應商在來料時(shi)真(zhen)空包(bao)裝。但是(shi)(shi)真(zhen)空包(bao)裝也并不是(shi)(shi)萬無一失的，在貼片前最好(hao)對FPC進行預烘烤。

預烘(hong)烤(kao)的(de)條(tiao)件(jian)設定需根(gen)據FPC的(de)材料(liao)、FPC厚度、烘(hong)爐、烘(hong)烤(kao)托盤等(deng)綜合(he)考(kao)慮，經工(gong)程實(shi)驗后再定下預烘(hong)烤(kao)的(de)條(tiao)件(jian)：溫度、烘(hong)烤(kao)時間(jian)、堆疊數量(liang)。

經烘(hong)烤(kao)后(hou)，FPC需(xu)冷(leng)卻至室溫后(hou)，才可(ke)以投(tou)入(ru)生產，否則熱(re)的FPC會引起(qi)錫(xi)膏熱(re)坍塌。這(zhe)里又(you)有兩個地方需(xu)要監控：冷(leng)卻時間和超期返烘(hong)烤(kao)時間，同(tong)樣需(xu)要做工程實驗后(hou)才能確定。

3.2 FPC貼附和固定

FPC的(de)(de)貼(tie)附和固定方式依據(ju)不同的(de)(de)夾具設計而有所(suo)區別。FPC夾具經過多年的(de)(de)發展(zhan)，已(yi)經有了許多成(cheng)熟(shu)的(de)(de)設計方法。排除特殊(shu)產品的(de)(de)需要，并考慮到可操(cao)作性(xing)、維護的(de)(de)簡便性(xing)，我們通常將夾具設計成(cheng)兩部分：底座(zuo)和托板。

3.2.1底座

它的作用是固定托板(ban)和定位FPC。底座設(she)計(ji)雖(sui)然簡單，但是作為夾具的組(zu)成部分(fen)，不(bu)可缺少(shao)。其中一種(zhong)BASE設(she)計(ji)如右圖(tu)：

3.2.2 托板

托板起到固定FPC的作用。

? 根(gen)據固定方式和材料的不同可分為：硅膠貼附(fu)托(tuo)(tuo)板(ban)(ban)、耐高溫膠紙貼附(fu)托(tuo)(tuo)板(ban)(ban)、磁性托(tuo)(tuo)板(ban)(ban)等

? 根據材料的不同分為(wei)：鋁(lv)合金(jin)托(tuo)板、合成(cheng)石(shi)托(tuo)板。而由(you)于鋁(lv)合金(jin)成(cheng)本低應用的最為(wei)廣泛。

3.2.2.1 硅膠貼附托板

它是(shi)利用硅(gui)膠的粘性固定FPC。在托(tuo)板加工完成(cheng)后要在托(tuo)板上(shang)印(yin)刷硅(gui)膠或(huo)貼硅(gui)膠膜。

 這種托板的優點是：節約(yue)成本，可反復使用(yong)；節約(yue)人員，效(xiao)率高；表面平整，利于(yu)印刷(shua)；爐后(hou)取板方便(bian)、快捷(jie)。

缺點是(shi)：要對貼(tie)硅(gui)(gui)膠貼(tie)的位置(zhi)沉槽，增加(jia)了(le)夾具的設計(ji)和制作復(fu)雜度；貼(tie)硅(gui)(gui)膠貼(tie)對應FPC的位置(zhi)不能有元(yuan)件；硅(gui)(gui)膠使用壽(shou)命較短(duan)，維護（硅(gui)(gui)膠失效時需要更(geng)換(huan)等）工(gong)作量大。

3.2.2.2高溫膠紙貼附托板

它是在FPC上(shang)貼(tie)高溫(wen)膠(jiao)紙，其托(tuo)板加工完成后(hou)無需后(hou)工序。

這種托板的優(you)點是：固(gu)定良(liang)好，過爐不掉板；無需特(te)別維護。

缺點是：高溫膠(jiao)紙(zhi)成(cheng)本高；人員浪費，效率低；爐后(hou)取板撕(si)膠(jiao)紙(zhi)時易刮傷FPC表面；容易造(zao)成(cheng)FPC附膠(jiao)。

高溫(wen)膠(jiao)紙的成(cheng)本(ben)高是這種(zhong)(zhong)方法的主(zhu)要(yao)缺陷之一(yi)，為了降低(di)此成(cheng)本(ben)，我們找到了一(yi)種(zhong)(zhong)白色日本(ben)耐高溫(wen)膠(jiao)紙，這種(zhong)(zhong)膠(jiao)紙可以(yi)重復循環5次(ci)，大大降低(di)了高溫(wen)膠(jiao)紙的成(cheng)本(ben)。

3.2.2.3 磁性托板

它(ta)是在加工托(tuo)板(ban)(ban)的時候在托(tuo)板(ban)(ban)中(zhong)嵌入(ru)高溫磁鐵(tie)，將FPC定(ding)位到托(tuo)板(ban)(ban)上(shang)(shang)后(hou)，蓋上(shang)(shang)壓片(pian)，壓片(pian)中(zhong)含有鐵(tie)元素，可以(yi)與托(tuo)板(ban)(ban)中(zhong)的磁鐵(tie)產生磁場(chang)的吸引力，將FPC牢牢的夾在托(tuo)板(ban)(ban)和壓片(pian)中(zhong)間。

這種托板(ban)的優點是：固定良(liang)好，過爐不掉板(ban)；無需特(te)別(bie)維護。成本一次投入，無后續費(fei)用累計(ji)，總成本低；可明(ming)顯改善金手指附錫的問(wen)題。

缺點(dian)是：制作(zuo)復雜，周期長；初期投(tou)入(ru)成本(ben)高；壓(ya)片易變形；不適用(yong)于阻焊(han)層采用(yong)PSR或(huo)PSC類的FPC。

以(yi)上的(de)3種(zhong)夾具方案，并沒(mei)有說哪一種(zhong)一定(ding)好于另一種(zhong)。我們在選用夾具設計方案時(shi)，需要(yao)綜合考慮產品的(de)特點(dian)、訂(ding)單量等因素。

夾(jia)具(ju)的(de)設計和制作好壞(huai)直接影響到FPC的(de)生產(chan)直通率。對于(yu)FPC來講(jiang)，工(gong)藝人員需要制作一套適合公司產(chan)品的(de)FPC夾(jia)具(ju)設計規(gui)范(fan)(fan)，以(yi)指導和規(gui)范(fan)(fan)工(gong)裝夾(jia)具(ju)部或外(wai)協供應(ying)商的(de)夾(jia)具(ju)制作。

3.3 FPC的錫膏印刷

雖然(ran)FPC經過(guo)貼(tie)附(fu)固定后變成了(le)“PCB”，但是FPC表(biao)面仍然(ran)會不(bu)平整。這(zhe)種不(bu)平整來自于：FPC本身的(de)變形、貼(tie)附(fu)材料的(de)厚(hou)(hou)度、補強(qiang)板(ban)或背膠的(de)厚(hou)(hou)度。當(dang)FPC不(bu)平整時會引起印刷(shua)連(lian)錫(xi)、少錫(xi)、多錫(xi)的(de)問題。

為消除(chu)FPC不平(ping)整的影響，可采取以下的措施：

3.3.1 優化高溫膠紙的貼附位置和數量

FPC的(de)(de)(de)變形在(zai)(zai)采用高(gao)溫(wen)膠紙(zhi)貼(tie)附(fu)時表現(xian)的(de)(de)(de)尤其(qi)明(ming)顯，會導致脫膜不(bu)利而少(shao)錫(xi)(xi)。為(wei)減少(shao)影響，需要(yao)在(zai)(zai)印刷(shua)區(qu)域附(fu)近增(zeng)(zeng)加(jia)高(gao)溫(wen)膠紙(zhi)，或(huo)(huo)者在(zai)(zai)不(bu)增(zeng)(zeng)加(jia)膠紙(zhi)的(de)(de)(de)情況下使(shi)膠紙(zhi)貼(tie)附(fu)位置靠(kao)近印刷(shua)區(qu)域，同時又要(yao)保(bao)證膠紙(zhi)距離(li)焊盤至少(shao)8mm，以(yi)防膠紙(zhi)的(de)(de)(de)厚度干涉(she)到了(le)(le)焊盤而導致印刷(shua)了(le)(le)多錫(xi)(xi)或(huo)(huo)連錫(xi)(xi)。

3.3.2 補強板和背膠的避位

補強板和(he)背膠是引起FPC不(bu)平(ping)整的(de)又(you)一重要因(yin)素。我(wo)們(men)可(ke)(ke)以在托板上(shang)設計(ji)一些沉槽(cao)來(lai)消除它們(men)的(de)影響，使得FPC表(biao)面盡(jin)可(ke)(ke)能的(de)平(ping)整。不(bu)過，在設計(ji)沉槽(cao)深度(du)的(de)時候要考慮到加(jia)(jia)工(gong)精度(du)，只要保證FPC的(de)焊盤區域不(bu)受(shou)干涉即可(ke)(ke)。否則由于加(jia)(jia)工(gong)精度(du)低(di)，導致沉槽(cao)過深，將引起多錫(xi)、連(lian)錫(xi)的(de)問題。

補(bu)強(qiang)板(ban)和背膠在(zai)設(she)計時需(xu)要考慮與焊盤的(de)距(ju)(ju)離，否則沉槽的(de)避(bi)位距(ju)(ju)離不足(zu)，引(yin)起印(yin)刷多錫、連錫。如(ru)下圖(tu)。

此距(ju)(ju)離需(xu)要(yao)根據(ju)補強板或背膠厚度、FPC材(cai)料和厚度、焊盤類型等進(jin)行不同的設定(ding)。通常8mm的距(ju)(ju)離可以應付(fu)絕大多(duo)數狀況。

3.3.3 磁性夾具中壓片的厚度和開口尺寸

如何減少壓片與FPC間的不(bu)平(ping)整(zheng)對印刷的影響呢？

首先，選擇(ze)好壓片的厚(hou)度，壓片的材料為不(bu)銹鐵(tie)，推薦(jian)選擇(ze)厚(hou)度為0.06mm的不(bu)銹鐵(tie)做壓片。

其次，可將壓(ya)片的開口(kou)做大來(lai)減少(shao)(shao)壓(ya)片厚度的影(ying)響，推薦(jian)壓(ya)片開口(kou)邊(bian)緣與焊盤邊(bian)緣的距離為：印刷方向至少(shao)(shao)8mm，非印刷方向至少(shao)(shao)6mm。

3.4 FPC的貼片

當FPC貼(tie)(tie)附到夾具上(shang)后，FPC就(jiu)變成了“PCB”，并且已經解(jie)決了FPC的(de)不(bu)平整問(wen)題(ti)，那么貼(tie)(tie)片(pian)就(jiu)顯的(de)非常簡單(dan)，與PCB貼(tie)(tie)片(pian)無多大差別(bie)。但是(shi)由(you)于FPC的(de)元件少，必須拼板進行貼(tie)(tie)片(pian)，所以如何高(gao)效的(de)使(shi)用(yong)貼(tie)(tie)片(pian)機是(shi)FPC貼(tie)(tie)片(pian)的(de)主要問(wen)題(ti)。

3.4.1 當FPC為拼板來料時

FPC拼(pin)板(ban)來料的貼片(pian)較簡單，此時，僅需要關注(zhu)每(mei)拼(pin)板(ban)的壞板(ban)率(lv)對(dui)貼片(pian)效率(lv)的影響。必須保(bao)證當壞板(ban)率(lv)最高時，貼片(pian)機的CYCLE TIME仍然最高。

3.4.2 當FPC為單板來料時

單板FPC需要(yao)先在夾(jia)具上做成(cheng)拼板，然后(hou)(hou)才能投(tou)入生產(chan)。拼板的(de)(de)數量(liang)直接(jie)影響到貼(tie)(tie)(tie)片(pian)效率。因為FPC以CHIP為主，IC和(he)連接(jie)器(qi)(qi)的(de)(de)數量(liang)不(bu)多，所以我們推薦拼板數量(liang)=貼(tie)(tie)(tie)片(pian)機(ji)(ji)每(mei)個(ge)懸臂上段(duan)位器(qi)(qi)數量(liang)的(de)(de)倍數。比如西(xi)門子(zi)D4貼(tie)(tie)(tie)片(pian)機(ji)(ji)，每(mei)個(ge)懸臂的(de)(de)段(duan)位器(qi)(qi)數量(liang)為12個(ge)，那么FPC的(de)(de)拼板數量(liang)可以為12/拼或12的(de)(de)倍數/拼。如此(ci)拼板的(de)(de)優(you)點(dian)是每(mei)個(ge)CYCLE可以取(qu)滿元(yuan)件而不(bu)會有(you)浪(lang)費(fei)，并(bing)且便于程(cheng)序(xu)優(you)化（自動(dong)優(you)化后(hou)(hou)的(de)(de)手工微調(diao)）。

FPC單板(ban)拼成12拼板(ban)，受到夾具定(ding)位精(jing)度和FPC定(ding)位孔精(jing)度的(de)影(ying)響，每(mei)(mei)個FPC的(de)位置或多或少都會有偏差。所以在貼片時需要對每(mei)(mei)個FPC進行MAKR點識(shi)(shi)別(bie)，比如12拼板(ban)就需要識(shi)(shi)別(bie)24個MARK點，效率損失很大(da)。

推薦一種錫(xi)膏(gao)MARK點(dian)(dian)技術，如下(xia)圖。使用(yong)該技術，不(bu)僅可(ke)以(yi)將MARK點(dian)(dian)減少到2個，而且可(ke)以(yi)明顯(xian)改善豎立(li)、假焊的(de)品質問題(ti)。不(bu)過在使用(yong)錫(xi)膏(gao)MARK點(dian)(dian)前，需要(yao)確認貼(tie)片機的(de)相機是(shi)否(fou)(fou)有藍光(guang)(guang)和45度(du)(du)光(guang)(guang)源，否(fou)(fou)則(ze)需要(yao)對相機進行改裝，外加(jia)一個45度(du)(du)的(de)藍光(guang)(guang)光(guang)(guang)源即可(ke)。

3.5 FPC的分板

拼(pin)板(ban)(ban)來(lai)料的FPC需要(yao)分板(ban)(ban)，根據(ju) FPC拼(pin)板(ban)(ban)的連接(jie)方(fang)式(shi)(shi)不同，需要(yao)選擇不同的分板(ban)(ban)方(fang)式(shi)(shi)。

3.5.1 微連接的分板方式

采用(yong)微(wei)連(lian)接(jie)(jie)的FPC，其連(lian)接(jie)(jie)部位(wei)與FPC拼(pin)板有輕微(wei)的連(lian)接(jie)(jie)，用(yong)手(shou)輕輕一撕就(jiu)將FPC分下。但是微(wei)連(lian)接(jie)(jie)的連(lian)接(jie)(jie)力度太弱，一不小(xiao)心FPC就(jiu)會從拼(pin)板中脫落(luo)而導致印刷偏位(wei)。所(suo)以，對于元件密度較高、焊盤(pan)間距小(xiao)的FPC，不適用(yong)于微(wei)連(lian)接(jie)(jie)方(fang)式拼(pin)板，應使用(yong)連(lian)接(jie)(jie)筋方(fang)式連(lian)接(jie)(jie)。

3.5.2 連接筋的分板方式

如(ru)下圖，是(shi)用連(lian)接筋方式連(lian)接的FPC。

分板方(fang)式有3種：

? 用刻刀或刀片分割的手工分板，精(jing)度和效率低(di)，成(cheng)本低(di)。

? 刀模分(fen)板。精度較低，壽(shou)命短，但是成本低，效率高(gao)。

? 鋼(gang)模(mo)分板。精度高，壽命長(chang)，效(xiao)率高，但是成(cheng)本非常(chang)高。

需要根據產品(pin)特(te)點和訂單量(liang)來選擇不同(tong)的(de)分板方(fang)式。

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