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PCBA大講堂:低溫錫膏制作HotBar焊接的可行性評估

發布時間 :2016-07-20 15:48 閱讀 :2267 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCBA部
最近有個關于HotBar的特殊需求,這個問題一直困擾著深圳宏力捷,就是RD要求使用一條三層線路的FPC制作HotBar,而且FPC只能單面有焊墊(pad),也就是熱壓頭的熱量無法直接接觸到FPC及PCB的焊墊來導熱融化銲錫,熱壓頭的熱量需要透過三層的FPC才能導到焊錫面。
其實這樣的HotBar制程也不是不能作,最主要擔心的就是熱量太高或加熱太久可能燒焦FPC,以致造成后續的品質信賴度問題。
左思右想之后,除了使用HotBar機臺用傳統的方法來完成這道制程之外,我們想出了兩個辦法來達到這樣的要求:
1、使用低溫錫膏,并用HotBar機臺完成FPC焊接。
缺點是一般低溫錫膏的可靠度會比較差,而且容易脆裂,無法承受太大的拉扯力道。所以這個制程不可以將低溫錫膏印刷在PCB板端,如果PCB上只有HotBar及其他小電阻小電容,可以考慮直接印刷低溫錫膏,否則建議將低溫錫膏印刷在FPC過回流焊爐,在拿去做 HotBar制程。 
2、將FPC直接打SMT過爐焊接。
缺點是FPC可能需要手擺件,而且需要制作過爐治具來固定并壓住FPC。沒有實際做過這樣的制程,但應該是可行的,因為有看過別人的產品這樣制作。
 
另外,有人提議是否可以使用ACF來取代HotBar制程?其實ACF大多使用在COG制程,就算現在大部分LCM的FPC都是使用ACF來做為焊接的媒介,但因為ACF的Bonding force實在太小了,在10mmx3mm的ACF面積下,X-direction的抗剝離力約在500克左右,Y-direction的抗剝離力約在200g左右,隨便拉就可以拉起來了,所以大都需要額外添加防護材料來增加其抗剝離力,目前比較常看到的是使用硅膠(silicone)覆蓋于COG與FPC上。而且ACF還有兩個致命傷,第一是其信賴度不佳,經過長時間的使用之后,尤其在高溫高濕環境下容易出現剝離的缺點;其次是ACF原材的儲存環境很重要,在高溫高濕環境下容易質變,造成bonding不良。
 
低溫錫膏
為了這個目的,這次我們選用了 Indium 5.7LT 的58Bi/42Sn(鉍錫)低溫錫膏,其融點只有138°C,峰值建議為175°C。完成HotBar熱壓后,測試其HotBar的剝離拉力為1.5Kgf,比我預期的要低一些;另外,我們也是推同樣使用了低溫錫膏的LED零件,其推力為4.0Kgf。
基本上這樣的結果還算勉強可以接受,如果沒有找到更好的制程,就會先選用這個制程條件了。
(我們也有使用SAC305的錫膏嘗試過,拉力結果非常好,可以到達4.5Kgf左右,但是FPC軟板會出現燒焦痕跡。)


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