FPC电路板先贴补强还是先SMT?正确顺序你选对了吗
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明明设计没问题,但SMT贴片后板子却弯曲起翘、元件浮起、甚至板子报废?这!可能是补强贴合顺序埋下的雷!
在电子产品追求小型化、密集化、智能化的趋势下,FPC(柔性电路板)的应用越来越广泛。然而,与传统的PCB(硬板)相比,FPC的SMT工艺有着显著差异,其中补强贴合顺序是最容易被忽视却又至关重要的环节。
一个简单的顺序错误,很可能导致整个项目功亏一篑。今天,我们就来深入解析SMT与补强调配的正确顺序,帮你避开这些“隐形炸弹”。
FPC板子柔软、易变形,需要补强材料(如FR4、PI、钢片等)在特定区域提供支撑,以便后续组装。然而,补强本身的厚度会与FPC板面形成台阶,导致一系列问题:
落锡不均匀:补强台阶会使锡膏印刷时刮刀受力不均,导致锡膏厚度不一。
元件浮起:补强材料在回流焊高温下可能膨胀,将已贴附的元件顶起,形成虚焊。
板子弯曲起翘:高温下不同材料的热膨胀系数不匹配,会引起FPC局部应力变化,导致变形。
这些问题的根源往往在于补强与SMT的顺序选择错误。
选择先贴补强还是先SMT,其核心判断依据是补强与SMT焊盘是否在同一面,以及补强的类型、厚度和位置。
这是最简单的情况。恭喜你!可以正常制作,下单时直接选择“先贴补强,后SMT”即可。
这种情况就需要根据具体条件谨慎决策了,以下是详细的判断标准:
厚度≥0.4mm的FR4补强:建议选择“先SMT,后贴补强”,且补强应采用3M9077等耐高温双面胶粘合。
厚度<0.4mm的FR4、3M9077胶、钢片、PI补强:
如果补强离SMT焊盘距离≥20mm,可正常制作,选择“先贴补强,后SMT”。
如果补强离SMT焊盘间距<20mm,建议选择“先SMT,后贴补强”。
3M468胶:因其不耐高温,只能选择“先SMT,后贴补强”。
外观要求极高的情况:若使用3M9077但无法接受其过炉后“离型纸”发黄,也应选择“先SMT,后贴补强”。
下表清晰地总结了不同情况下的选择策略:
补强类型与条件
推荐顺序
关键要求
补强与焊盘不在同一面
先贴补强,后SMT
-
FR4补强,厚度≥0.4mm
先SMT,后贴补强
补强需使用3M9077等耐高温胶
补强(FR4/<0.4mm、钢片、PI等)距焊盘≥20mm
补强(FR4/<0.4mm、钢片、PI等)距焊盘<20mm
补强需使用耐高温胶
使用3M468胶等不耐高温材料
在某产品设计中,设计人员在器件面(即SMT面)添加了补强,导致SMT刷锡膏时落锡不均匀,无法正常贴片。
解决方案:调整工艺顺序,采用“先SMT再贴补强”,并接受补强使用3M双面胶粘贴,这样便于维修且保证了SMT质量。
当3M胶面积过大且先贴附再过SMT高温炉时,板子容易因高温产生起泡、收缩、发黄现象。
解决方案:将补强胶进行分段设计,或改为“先SMT再贴背胶”,可有效防止SMT后板子弯曲和起泡问题。
在芯片中间区域两组引脚之间设计了背胶或其他补强,焊接后就会因为补强受热膨胀导致器件浮起,造成焊接不良。
解决方案:芯片中间区域必须避开背胶或补强设计。
FPC补强材料主要包括PI(聚酰亚胺)、FR4(环氧玻璃布层压板)、钢片(不锈钢)以及PET(聚酯)等,其主要目的是加强FPC的机械强度,便于表面安装元件。
PI补强:耐高温性优异(130-280℃),精度高,公差可控制在±0.03mm。
FR4补强:具有良好的机械性能和尺寸稳定性,是常用的补强材料。
钢片补强:机械强度和支撑强度最高,但成本较高,工艺更复杂。
无论补强顺序如何,FPC的SMT本身就有很高要求:
预处理(烘烤):FPC在SMT前必须进行预烘烤(通常80-100℃,4-8小时),以排除吸收的水分,防止回流焊时产生分层、起泡。
使用专用治具(载具):由于FPC柔软,必须借助治具(合成石、合金等材料)进行固定、传输,以保证印刷和贴片时的平整度。
精细的工艺控制:
印刷:宜采用聚胺酯刮刀(硬度80-90度),因FPC表面不如PCB平整。
回流焊:建议采用升温/保温/回流的温度曲线,并采用最低风速,以减少热冲击和FPC变形。
值得一提的是,创新的工艺方法也在不断涌现。例如,有专利提出采用真空压合治具,配合优化的工艺流程(先SMT→清洗→贴补强),实现了一次SMT完成,简化了流程,提高了生产效率并降低了因二次过炉带来的品质风险。
为了避免后续生产中的麻烦,设计阶段就应遵循以下准则:
规避设计:FR4、钢片、3M胶、PI补强应尽量避免设计在器件面(SMT面)。
间距控制:芯片两组引脚之间不能设计补强,元器件面若必须设计补强,需避让开元器件外壳。
备注明确:若采用先SMT后贴补强的方案,务必在图纸上明确备注“SMT后再贴补强”,并确认可接受补强使用3M胶粘合。
尺寸设计:FPC补强通常需要比焊盘单边大1mm,以防止弯折时焊盘边缘产生折痕导致线路开路。
正确的顺序选择,不仅是工艺问题,更是成本与质量的平衡艺术。牢记“SMT与补强在同一面时,厚补强(≥0.4mm)或近间距(<20mm)优先考虑后贴补强”这一核心原则,能让你的FPC设计避开大多数“深坑”。
在电子产品越来越精密的今天,对工艺细节的深度掌握,正是实现高可靠性设计的关键。
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