PCB焊盘工艺分类.ppt

FPCB材料知识 张腾飞V 1 2012 5 28 1 FPCB常用单位换算2 FPCB常用表面处理方式3 FPCB结构4 关键性能参数和测试方法5 工序中的FPCB6 FPCB供应商情况简介 一 FPCB常用单位换算 1 FPCB常用单位可分为公制和英制两种 公制 英制 dm分米ft英尺cm厘米in英寸mm毫米mil密尔um微米uin微英寸2 换算进制 1dm 10cm1ft 12in1cm 10mm1in 1000mil1mm 1000um1mil 1000uin3 公制英制互换进制 1in 2 54cm 25 4mm 25400um1mil 25 4um1mil 0 0254mm1uin 0 0254um1mm 39 37mil1um 39 37uin 4 铜箔厚度单位换算 铜箔厚度常用单位 oz Ounce盎司 重量单位1oz定义为 1平方英尺面积上单面覆盖重量1oz 28 35g 的铜箔厚度1oz 35um 1 35mil2oz 70um 2 7mil常用铜箔厚度会用分数表示 1 2oz 17 5um 0 7mil1 3oz 11 7um 0 5mil1 4oz 8 8um 0 35mil注 目前Truly常用铜箔为1 2oz 二 FPCB常用表面处理方式 表面处理作用 防止铜面氧化 保持表面的可接合性 FPCB常用表面处理方式主要有以下几种 1 OSP OrganicSurfaceProtection 2 喷锡 HotAirSolderLeveling 3 沉金 ImmersionGold 4 镀金 PlatingGold 5 镍钯金 Ni Pd Au 6 沉银 ImmersionSilver 7 直接镀金 应该是新技术 只听说过 没有见过 1 OSP 有机可焊保护膜 将铜面清洗干净后 通过化学反应方法 在铜面上生成一种有机膜 通过隔离空气来保护铜面不被氧化 优点 价格便宜 厚度薄 表面平整 缺点 低活性助焊剂难以破坏其表面 存储条件较严 但其环境亲和性好 因为是水基保护膜 不会污染环境 另外也有其缺点 不能过多次回流焊 此类处理方式适合于板子整体要求较为一致的情况 因我司FPCB各部分要求不一样 有些部位需要厚金打线 有些部分需要硬金插拔 所以供应商操作难度较大 不适用 2 喷锡 HASL 将整块板浸入锡炉中 然后用热空气通过风刀整平 后清洁水洗 优点 可焊性好 工艺简单 缺点 价格较高 平整度不高 喷锡 又称 热风整平 属粗放式处理 仅适用于较大线路间距的产品 如电脑主机板 电视板等 不适合精密线路处理 我司产品所使用FPCB均是精密线路 此种不适合我司使用 且鉴于焊接性能 可靠性等原因 我司FPCB所使用的表面处理材料大多为金 3 沉金 ENIG 先在铜面上化学沉积一层镍磷层 再通过置换反应增加一层金层 优点 可焊性好 可以进行COB金线邦定 缺点 价格最高 制程控制困难 沉金是化学反应 存在反应速率不一致的问题 如果沉金药水活性太高 药水会攻击镍磷层 导致金层与镍层之间结合力变小 SMT后产生黑焊盘不良 按照行业内要求 0 08um以下称为薄金 0 3um以上称为厚金 一般不会采用在0 08 0 3um之间的厚度值 薄金主要用于焊盘 热压金手指 插拔金手指等 作用主要是防止铜面氧化 增加焊盘表面的可焊性 厚金主要用于金线邦定 增加金线与PAD点之间的结合力 4 镀金 PlatingGold 通过电镀的方式 先镀上镍层 再镀金层 优点 金层致密 金层表面光亮 可用于插拔金手指 缺点 可焊性不如沉金 镀金可分为 镀软金和镀硬金 区别在于软金镀的是纯金 硬金镀的是金和钴的合金 软金 可焊性良好 主要应用于焊接 金线邦定 硬金 耐磨 主要应用于插拔金手指 镀软金和镀硬金我司都有应用 不管是沉金还是镀金 都需要有镍层作屏障层 否则金直接跟铜接触后会迁移 金层在1小时之内就会消失 5 镍钯金 Ni Pd Au 镍钯金属于化学沉积方式生产 优点 价格便宜 可用于COB金线邦定 缺点 工艺复杂 国内仅少数厂家有做 镍钯金是一种新的表面处理方式 它的出现主要为了解决COB厚金价格偏高问题 COB厚金需要的金层厚度规格为 0 3um 而镍钯金的金层厚度要求仅为 0 05um 可以节省很多成本 目前此种表面处理方式我司的板也有使用 6 沉银 ImmersionSilver 沉银是一种落后工艺 基本已被淘汰 表面处理方式对比表 二 FPCB的结构 1 FPC结构 一般常见FPC外观如下图所示 Mark点 IC焊盘 1PCS SMT行进方向 定位孔 微连点 白字油 连接器焊盘 两层FPC切片如下图所示 主要材料有 基材 铜箔 覆盖膜 油墨 屏蔽膜 补强 FR4 SUS钢片 PI 等 2 FPC分类及区别 FPC根据在我司的作用可分为以下类型 a CSP类型 主要用于CSP封装类型模组 特点是CSP类型IC直接焊接 因此FPC头部会有BGA焊盘区域 焊盘表面处理要求较低 尺寸 可焊性OK即可 b COB类型 COB类型FPC主要用于热压结构模组 特点是头部无补强钢片 尾部一般是BTB类型或ZIF类型连接器PIN 要求主要有两点 1 头部透光性好 不能影响热压对位 2 头部弯折性好 热压后不能发生断裂 c COF类型 此类FPC直接用于金线邦定 因此对FPC性能要求较高 特点是FPC头部设置有打金线的PAD点 要求 1 PAD点金线邦定情况良好 厚金 0 3um 镍钯金 0 05um 2 FPC头部表面平整 不能影响IC搭载及Holder搭载 3 PCB结构 一般常见PCB外观如下图所示 邦定PAD 电容PAD Mark点 行进方向 切片结构与FPC类似 不再赘述 PCB同样可分为CSP和COB类型 但CSP类型较少使用 另根据PCB的叠层结构 可以把PCB分为 普通型和HDI型 普通型PCB指的是仅仅包含通孔的PCB 一般用于较简单线路设计 所谓HDI类型 指的就是HighDensityInterconnect 高密度互联 直观来说就是包含埋孔和盲孔的PCB 如下图所示 FPCB原材料介绍 1 FPC基材 FPC基材主要有以下几种 根据铜箔分类 电解铜 压延铜 电解铜适合精细线路制作 压延铜适合有动态弯折要求的产品 根据铜箔与胶的结合方式 有胶基材 无胶基材 有胶基材较硬 不适合弯折 无胶基材较软 透明度好 适合热压根据介质层分类 PI PET 我司多使用的是PI介质层 PET难以加工 一般不会使用 FPC基材厂家主要有 新扬 新日铁 台虹 生益等 2 PCB基材 PCB基材主要可以按以下分类 根据介质层分类 普通FR4 高TGFR4 BT基材等 我司使用高TG材料较多 因为金线邦定时会产生高温 TG值较低的基材会软化变形 不利于生产 随着电子产品的要求日益严格 高TG材料的应用也在逐渐增多 BT基材是小日本研发的一种材质 性能优异 强度很好 TG值高 但同时价格也很高 除非特殊产品 一般不会使用 根据环保分类 有卤 无卤 有卤基材主要是添加了卤素阻燃剂 但燃烧时会产生致癌物质 因此被欧盟禁用 无卤基材添加的是非卤素阻燃剂 燃烧时不会产生致癌物质 为适合欧盟的要求 无卤基材的使用也在日益增多 根据玻纤密度 1080 2160等 PCB基材厂家主要有 建滔 南亚 生益等 3 铜箔 铜箔主要用于多层板制造 多层板在生产过程中会使用铜箔进行压合增层 所以 多层板也叫 增层板或积层板 单纯的铜箔一般都是电解铜薄 分为光面和毛面 光面用于线路蚀刻制作 毛面主要用于增强铜箔与介质层的结合力 4 屏蔽膜 屏蔽膜主要用在FPC中 起到电磁屏蔽的作用 防止线路信号受到电磁干扰 屏蔽膜一般要求接地处理 只有进行接地处理 才能将屏蔽产生的电荷导出不至于影响正常信号 电磁屏蔽膜主要有 绝缘保护层 金属层 导电层三部分构成 绝缘保护层作用在于保护金属层不被外力损坏 金属层用于屏蔽外部电磁干扰 导电层用于导出电荷 5 补强板 补强板 顾名思义作用在于给FPC补强 为的是能够顺利在FPC上面贴装元器件 补强板有维持FPC外形稳定性的作用 补强板材质一般可分为 FR4 PI 钢片等 FR4材质也可分为有卤和无卤材质 一般FPC采用冲压成型 FR4边缘易产生毛刺不良 部分改良产品可较好改善此不良 PI补强一般用于ZIF金手指位补强 为了便于金手指插入连接器内部 补强钢片一般采用SUS304材质 此种材质具有以下两个特点 a 弱磁性 不会对我司AF产品马达产生影响 b 不锈性 表面光亮 不会氧化变色 补强钢片一般可分为 普通补强钢片 镀镍补强钢片 普通补强钢片用于一般产品 无补强接地要求的产品 镀镍补强钢片用于有接地要求的产品 镍稳定性好 能够保证较低的电阻值 2020 3 15 21 可编辑 三 关键性能参数及测试方法 1 外观 因为我司所用FPCB均是用于摄像模组相关 外观上要求较为严格 外观测试方法为 40X显微镜下观察 要求 a 油墨不易产生粉尘 以免造成污点不良 b 邦定PAD表面颜色一致 不能有任何可见不良 c 冲切或铣边边缘不能有毛刺等不良 2 尺寸 尺寸为通用测试中最为重要的一点 因为FPCB尺寸直接影响IC搭载精度 Holder搭载精度 金手指接触精度 成品全尺寸等数据 尺寸测试方法为 对照冲模图测量所有重点尺寸 使用工具主要有 游标卡尺 千分尺 投影仪 STM6等尺寸要求不能超上下公差 部分三星型号要求长宽厚的Cpk值必须 1 33 三 关键性能参数及测试方法 3 性能 性能测试也是FPCB测试中非常重要的一部分 它决定着使用性能上的一些性质 如 弯折 接地 可焊性 附着力等 测试方法为 使用专用工具进行测试 使用的工具有 弯折测试仪 万用表 锡炉 3M600 胶带等 以上功能测试标准 我司内部要求主要如下 a 弯折 0 5mm弯折半径 30次无断裂 b 接地 补强钢片 屏蔽膜接地电阻值 5 c 可焊性 260 锡炉 浸泡3 5秒 要求95 以上润湿 d 附着力 3M600 胶带粘贴后垂直拉起 油墨 镀层无脱落 弯折测试简要介绍 所谓FPC 就是FlexiblePrintCircuit 柔性印刷电路 因此 FPC是肯定有弯折要求的 我司内部的弯折测试方法如下所示 三 关键性能参数及测试方法 4 其它 其它测试还包括如 环保 镀层厚度 孔铜厚度等测试 环保测试需要根据客户需求 对样品按照相应的环保级别进行测试镀层厚度测试需到PCB部使用专用仪器测试 镀层厚度 孔铜厚度因需到其它部门测试 所以一般在客户指定需要的情况下才进行测试 环保测试 分为A B C类等级要求 镀层厚度 根据客户需求 一般我司按照10 15um管控 孔铜厚度 我司要求 10um 四 工序使用情况介绍 FPCB不仅属于主材 而且是基础材料 如果把整个模组看做是一个人体的话 那么FPCB就是骨骼和血管 不仅是支撑身体的基础 还是传输信号的通道 因此 整个模组的制造过程 从投料到出货 都有FCPB身影的存在下面 我们就简要介绍一下各工序的使用情况 1 SMT SMT是投料生产的第一站 从这一站开始 就要把FPCB作为一个地基在上面构建出有生命的模组 此时需要加在FPCB上的元器件主要有以下几种 电容 电阻 连接器 LED等所有需要使用锡膏焊接的元件 对于CSP模组 甚至连IC就已经搭载在FPCB上了 2 COB COB车间需要在FPCB上进行Die邦和Wire邦 继而搭载Holder和Lens的组合 从而完成模组的组装 所谓邦定 就是固定的意思 Die就是COB裸芯片的意思 Wire就是金线的意思 那么Die邦和Wire邦就是固晶和打金线的意思 Die邦 需要先在FPCB上画胶 一般有 十 字和 米 字两种方式 然后将IC贴在FPCB上 通过低温固化完成搭载 一般需要控制的参数为 IC推力 搭载精度等 Wire邦 通过瓷嘴使用金丝球焊机焊接 连接FPCB和IC上的焊点 一般需要控制弧高 金线拉力等参数 2 COB Die邦和Wire邦后就是Holder和Lens的搭载了 镜头组 Lens旋入是在IR车间完成的 这里咱们就不介绍了 镜头组搭载时首先需要在FPCB上画胶 此时画的是Holder搭载胶 FPCB起到的是承载镜头组的作用 此时对FPCB的要求主要如下 1 平整度 如果FPCB平整度不好 则会导致镜头组搭载后倾斜 最终在检测车间发现会无法对焦 MN 2 焊盘距边公差 焊盘距边公差决定着IC与镜头组的相对位置 如果公差控制的不好 将会导致暗角不良 shading 3 热压 热压车间作用是把LU和FPC组合在一起 当然 CSP产品 Socket结构和COF类型产品是不经过热压的 热压主要需要考虑以下因素 1 FPCB热压金手指的位置精度 如果位置精度太差 会影响到成品模组的尺寸 甚至会影响LU热压对位 2 FPC的透光性 如果FPC透光性太差 会影响热压对位 降低生产效率 3 FPC柔软度 FPC如果太硬 在高温高压下会发生金手指断裂不良即使不断裂 也会有微裂存在 可能在我司检测OK的模组 到客户端装机使用时就出现问题了 热压的问题还有很多 跟工艺相关度较大 因为在此制程中有高温高压 会存在很多意想不到的隐患 4 检测 检测车间作用是调焦 检测 OQC等 调焦检测与FPCB的关系较小 主要是后面的OQC OQC检查时 会查外观 FPCB的一些外观不良会在这里检出 主要有以下 1 缺口 撕裂 折痕等外观可见的不良 五 常用工具介绍 测试FPCB常用到的工具主要有以下几种 1 游标卡尺用于