核心思路:利用磁力提供均勻、柔性的吸附力,替代傳統剛性固定,從而順應FPC特性并抑制變形。技巧一:仿形支撐設計(治具基板拓撲)這是基礎且關鍵的一步,旨在為FPC提供一個“完美貼合”的支撐平面。
設計原理:
3D開槽:根據FPC板廠的鋼片補強(Stiffener)的厚度和位置,在治具的鋁合金基板上進行CNC銑槽。
階梯式支撐:使帶補強的區域和純FPI(聚酰亞胺)區域能夠處于同一水平高度。治具表面終形成一個與FPC背面結構完全吻合的“拓撲地圖”。
解決何種變形:
印刷/貼片時的高低不平:如果沒有仿形支撐,在印刷或貼片時,刮刀或吸嘴的壓力會使FPC局部下陷或翹起,導致錫膏厚度不均、元件貼裝壓力不一致,為虛焊和移位埋下隱患。
回流焊時的熱應力變形:FPC與補強材料的熱膨脹系數(CTE)不同,受熱時會產生內應力。仿形支撐能約束其自由變形,引導其向無害方向釋放應力。
實現效果:FPC被吸附后,整個板面變得像剛性PCB一樣平整,為所有后續工藝提供了穩定基礎。
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技巧二:多區域獨立可調磁力控制粗暴的均勻強磁力可能適得其反。此技巧旨在實現“發力”。
設計原理:
大尺寸/重元件區域(如連接器、芯片):布置強磁力模塊,提供更大的吸附力,防止該區域在工藝過程中發生位移。
純FPC薄區/無元件區域:布置標準或較弱磁力模塊,提供足夠固定力即可,避免過度拉扯導致微觀變形。
金手指/精密接口區域:磁力需計算,既要固定又不能因力過大影響其平整度。
磁力分區:將治具基板下的釹鐵硼磁鐵(NdFeB)設計成多個獨立的小模塊,而非一整塊大磁鐵。
差異化磁力配置:
解決何種變形:
磁力不均導致的局部應力:統一的強磁力可能會將FPC過度拉向治具,特別是在無補強的薄弱區域,反而造成新的“拉伸變形”。
元件重量帶來的下沉:較重的元件(如大型連接器)需要更強的力量來對抗其自重和貼裝壓力,防止其下沉。
實現效果:像一雙擁有不同力度手指的手,溫柔地托起脆弱部分,有力地握住沉重部分,實現整體平衡與穩定。
技巧三:高溫適應性結構與材料選型治具本身必須在回流焊高溫下保持穩定,否則一切設計都是空談。
設計原理:
磁鐵耐高溫處理:普通釹鐵硼磁鐵在80℃以上會開始退磁。必須采用“H系列”高溫牌號磁鐵(如N38H、N42H等),并通過“鍍鎳”工藝進行保護,使其能承受260℃以上的無鉛回流焊溫度而磁性不衰減。
基板材料穩定性:治具基板鋁合金(如6061)。原因:① 鋁合金的導熱性有助于FPC受熱均勻;② 熱膨脹系數較低,在高溫爐中自身形變極小,為FPC提供穩定參考平面。
柔性耐高溫掩膜:在治具表面或特定區域使用耐高溫聚酰亞胺膠帶(PI膠帶)或噴涂柔性耐高溫涂層。這既能保護FPC表面不被治具劃傷,其微小的彈性又能補償不同材料間微小的熱膨脹差異,避免FPC因“被剛性固定死”而在熱應力下產生內傷。
解決何種變形:
熱失效變形:治具磁力在爐中失效,FPC失去約束而自由翹曲。
熱應力變形:治具材料與FPC熱膨脹不匹配,互相“較勁”導致FPC變形。
治具自身熱變形:治具基板在爐中變形,其上吸附的FPC必然隨之變形。
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