以下是FPC焊接的详细技术要求,涵盖了从设计、物料准备到工艺控制和质量检验的全过程。
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核心技术要求与挑战
在深入细节前,首先要理解FPC焊接的核心挑战：
- 耐热性差：FPC的基材（如PI聚酰亚胺）和覆盖膜在高温下容易变形、分层、变色。
- 热膨胀系数大：FPC在受热时尺寸变化比PCB大，容易导致元器件移位或焊点失效。
- 易受机械损伤：FPC很薄，在传送、定位和焊接过程中容易被划伤、折伤或压伤。
- 尺寸稳定性问题：FPC在高温下会发生“热收缩”，影响后续元器件的精确定位。
- 散热不均：FPC的铜箔线路区域散热快，而无铜区域散热慢，容易导致局部过热或虚焊。
详细技术要求
设计阶段要求
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焊盘设计：
- 形状：推荐使用圆形或泪滴形焊盘，以增强焊点的机械强度和抗剥离能力。
- 尺寸：焊盘尺寸应比元器件引脚或端子稍大（通常大0.1-0.2mm），以确保有足够的焊接面积，但不宜过大，以防“连锡”。
- 对称性：对于多引脚元器件（如连接器、IC），焊盘排列必须严格对称，以减少因受热不均产生的应力。
- 阻焊层：阻焊层应精确覆盖，防止焊接时焊料桥接，在焊盘开口处，阻焊层应与焊盘边缘保持适当距离（SMD - Solder Mask Defined）。
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FPC本体设计：
- 加强板：在需要支撑和定位的区域（如插件连接器、大尺寸IC下方）增加FR-4等刚性材料的加强板，这既能提高FPC的刚性和平整度，方便SMT设备抓取和定位，又能分散焊接时的热量。
- 定位孔：FPC上必须有至少两个非对称的定位孔，用于在贴片和焊接过程中进行精确定位。
- 邮票孔：如果FPC是连片（Panel）形式，与框架的连接处应使用邮票孔而非V-Cut，因为V-Cut会严重削弱FPC的强度，并在后续工序中导致撕裂或变形。
物料准备要求
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FPC来料检验：
（图片来源网络，侵删）- 检查FPC是否有划伤、折痕、污染、分层、铜箔氧化等问题。
- 测量FPC的厚度、关键尺寸，确认是否符合设计要求。
- 检查定位孔的尺寸和位置是否精准。
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元器件要求：
- 规格确认：确认元器件的规格、型号、尺寸是否符合BOM清单。
- 包装：元器件应采用卷带或托盘包装，适合自动化贴片机使用。
- 耐温性：确保所有元器件（特别是BGA、连接器等）的耐温性高于回流焊的峰值温度。
- 焊端/引脚可焊性：元器件的焊端必须具有良好的可焊性，并符合相关标准（如IPC J-STD-002）。
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锡膏要求：
- 类型：推荐使用无铅锡膏（如SAC305），其熔点较高，焊接窗口相对较宽，对FPC的热冲击相对较小。
- 合金成分：根据焊接需求选择合适的合金成分。
- 粉末颗粒度：对于0402（01005）等微小元器件，应使用细颗粒度（如Type 3或Type 4）的锡膏，以保证印刷精度。
- 粘度：锡膏粘度应适中，既能保证良好的脱模性，又不会在FPC上塌陷。
- 储存与使用：锡膏必须严格按说明书在冰箱内冷藏（2-10℃），使用前回温，并充分搅拌。
印刷工艺要求
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模板设计：
- 厚度：模板厚度通常在0.1mm - 0.15mm之间，根据焊盘大小和元器件间距选择。
- 开口：开口尺寸应比焊盘尺寸小约10%（即减薄处理），以防止锡膏过多导致连锡。
- 开口形状：建议采用方形或长方形开口，避免菱形，以利于锡膏释放。
- 表面处理：模板表面应进行电抛光或涂层处理，减少锡膏残留。
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印刷参数：
（图片来源网络，侵删）- 压力：压力要适中，保证模板与FPC表面完全接触，但不会压伤FPC。
- 速度：刮刀速度应均匀且稳定，通常在20-50mm/s之间。
- 分离速度：刮刀离开后，模板从锡膏上分离的速度要快，以防止“拉尖”现象。
- 清洁：必须定期（通常每印刷5-10片）用无尘布蘸取专用清洁剂清洁模板底面，防止堵塞。
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锡膏质量检查：
- 厚度：使用SPI（锡膏检测仪）检测锡膏的厚度和体积，确保一致性。
- 外观：目视检查有无偏移、连锡、少锡、塌陷等缺陷。
贴片工艺要求
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FPC上料：
- 使用专用吸嘴或真空吸盘，避免使用针式顶针，以防划伤或压伤FPC。
- 对于无加强板的FPC,应使用托盘进行支撑，确保其在传送过程中保持平整。
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贴片程序：
- 坐标系设定：必须使用FPC上的定位孔进行坐标系校准，确保绝对精度。
- 元器件识别：对于高密度或无极性元器件，必须使用Mark点进行识别，确保贴装位置准确。
- 贴装高度：Z轴高度（贴装压力）的设定至关重要，压力过大会压坏FPC和元器件，压力过小则元器件会“浮”在锡膏上，应进行优化测试，找到最佳值。
回流焊工艺要求
这是FPC焊接中最关键的一步,核心是精确控制温度曲线。
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温度曲线测试：
- 必须使用炉温测试仪，将热电偶精确地焊接到FPC上不同类型的元器件（如小阻容、IC、连接器）的焊盘上，以采集真实的温度数据。
- 关键测试点：测试点应包括FPC中心、边缘、有铜区域和无铜区域，以评估温度均匀性。
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温度曲线要求：
- 预热区：升温速率控制在1-3℃/s，目的是缓慢、均匀地加热FPC和元器件，去除溶剂，避免热冲击，此阶段结束时，溶剂应基本挥发。
- 保温区：温度维持在150-180℃之间，使FPC和元器件达到均匀的温度，为焊接做准备。
- 回流区：温度快速上升至峰值温度，对于FPC，峰值温度应严格控制在235-245℃之间（无铅），并在此温度保持20-60秒，这个温度足以使锡膏熔化，但又不会对FPC造成永久性损伤。
- 冷却区：冷却速率应控制在3-4℃/s，过快的冷却会使焊点产生内应力，影响可靠性，应自然冷却或使用风冷。
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氮气保护：
- 强烈建议在回流焊中使用氮气（N₂）保护。
- 优点：减少锡球和氧化，提高焊接润湿性，使焊点更饱满、光亮，显著提升焊接良率和可靠性。
焊后检测与修复要求
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AOI（自动光学检测）：
- 检查有无缺件、偏位、 tombstoning（立碑）、连锡、锡珠、虚焊等常见缺陷。
- 由于FPC表面不平整,AOI的照明和图像处理算法需要优化。
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X-Ray检测：
用于检测BGA、CSP、连接器等隐藏焊点的焊接质量，如是否有连锡、空洞、偏移等。
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功能测试：
对FPC进行电气性能测试,确保
