专利名称：软性线路板表面贴装工艺及其使用的磁性治具和钢网的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷线路板的制造技术，尤其涉及一种软性线路板表面贴装工艺以及在该工艺中使用的磁性治具和钢网。
背景技术：
软性线路板(FPC)具有配线密度高、重量轻、厚度薄等特点，主要应用在手机、笔记本电脑、PDA、数码相机等很多产品。软性线路板的表面贴装技术(SMT)过程主要包括锡膏印刷、贴装和回流焊等三个基本环节。锡膏印刷是指将锡膏通过预定图形的模板印刷至电路板的焊垫上；贴片是将表面组装元器件准确安装到软性线路板的固定位置上；回流焊是指溶化锡膏使得电子元器件引脚与电路板焊垫之间实现机械与电器连接。在这些环节中，对锡膏印刷图形，贴片均有非常精确的要求，一旦锡膏印刷图形、贴片位置不够准确，将导致电子元器件引脚与柔性电路板焊垫之间的连接不良，引起产品报废或需要进行返工处理。表面贴装工艺是在软性线路板上完成的，所以要对软性线路板精确定位，这样才能保证表面贴装的质量，然而FPC本身柔软、其机械强度不高等特点，所以其位置比普通的PCB较难固定，为了防止表面贴装过程中软性线路板出现变形，确保锡膏印刷以及贴片位置的准确性，通常将待进行表面贴装的软性线路板固定放置于一承载板上再进行表面贴装制程。目前工业上应用较多的将软性线路板固定放置于承载板的方法有两种，第一种，承载板四周贴有耐高温的双面胶纸以固定软性线路板的四边，但此种方法未固定软性线路板的中间部位，使得中间部门的软性线路板浮翘，以致表面贴装电子元器件后软性线路板中间部位出现空焊、桥接不良等现象；第二种，承载板表面设置一硅胶层，使柔性线路板中心部位及四边均固定于承载板上，但此种方法在承载板使用之初，其硅胶层的粘性会比较高，这样软性线路板在通过焊接炉后又难以将FPC与承载板剥离，取附时容易折损，而且FPC上残留胶剂容易粘上灰尘而被污染。娃胶层在多次重复使用过程中，硅胶层的粘性会变低，，当硅胶的粘性太低时，固定FPC欠牢固，易造成FPC错位。因此有必要提供一种可充分固定软性线路板，并防止软性线路板在表面贴装制程中产生形变的表面贴装承装治具。中国国家知识产权局公开了一种柔性电路基板(FPC)装联用的夹具(公开号:CN200944704，
公开日:2007.09.05)，其特征在于:所述的夹具包括:盖板和载板，盖板为可弹性变形的铁磁材料金属薄板，在盖板上设置有定位销和供柔性电路基板装联时需裸露的槽孔，在载板上设置有与定位销对应的定位孔和供柔性电路基板装联时需裸露的槽孔，在载板上还设置有一组永磁块，定位销与定位孔配合，永磁块与盖板靠磁性吸合成一体。该夹具相对于前两种采用胶粘的方法固定软性线路板具有结构简单，使用时快速，方便，可靠性好，通用性强，可多次重复使用等特点，提供了生产效率，节省生产成本，同时提高了产品的优良率。然而在该实用新型中，所述的盖板必须是铁磁材料的金属薄板，并且该薄板还具有一定的机械强度，普通的铁片由于其韧性不够，厚度太薄(小于0.1mm)的话，容易折断，这使得在取附过程中非常困难，人力成本大大提高，同时其使用寿命也很短，如果厚度太厚(大于0.1mm)的话，如果在锡膏印刷阶段就用盖板和载板固定住软性线路板，则会影响其印刷质量，导致锡膏分布不均匀，影响后续的工艺。所以目前业内已经采用的工艺是:在载板上设置一层粘胶纸，将FPC粘接在载板上，然后进行锡膏印刷工艺，在锡膏印刷完之后再将盖板放在FPC上方，进行贴片和回流焊工艺。所以，该技术实际上是针对上述方法二的一种改进，通过盖板将FPC压住以解决FPC在贴片和回流焊过程中的变形问题。在此过程中使用粘胶纸具有方法二中在载板上设置一层硅胶层有同样的弊端，所以想要根本上解决上述出现的一系列问题，必须采用一种新的磁性材料金属薄片作为盖板。由于采用了盖板将FPC盖住，在锡膏印刷的时候需要在盖板上设置一层钢网，而盖板有一定的厚度，如果将丝网直接覆盖在钢板上，则会使FPC上锡膏过多，影响后续的贴片和回流焊工艺，从而影响整个贴装工艺的质量。所以必须将钢网去掉一定的厚度，才能保证整个工艺的质量。
发明内容本发明的主要目的是提供一种新型的软性线路板(FPC)表面贴装工艺(SMT)中使用的磁性治具，以及因为使用了该磁性治具而产生的一种新的软性线路板(FPC)表面贴装工艺(SMT)。软性线路板(FPC)表面贴装工艺(SMT)中使用的磁性治具，所述的磁性治具包括压扣盖板和磁性托盘，所述的磁性托盘为带有磁性的基板，压扣盖板为可被基板吸引的金属薄板，在压扣盖板上设置有供软性线路板印刷锡膏和贴片用的槽孔，其特征在于，所述的压扣盖板为可被磁铁吸引的钢片。所述的钢片为不锈钢片，其厚度0.05-0.1mm，硬度为480-700个维氏硬度。钢片为采用奥氏体不锈钢或者马氏体不锈钢经过冷加工制成，选用的钢材为特制钢材，该特制钢材的化学成分如下:C: Si:Mn:P:S:Ni:Cr:Fe=(0.08-0.15): (0.75-1.00): (1.00-2.00):(0.04-0.045): (0.025-0.030): (6.00-10.00): (16.0-19.0): (68.0-76.0)。所述的磁性托盘是采用铝合金、合成石、玻璃纤维板等材料镶嵌耐高温的永磁体制作而成的基板。所述的磁性治具还包括定位底座，在定位底座上设有至少三个定位销，所述的磁性托盘上设有与底座定位销对应的底座定位孔和托盘定位孔，所述的压扣盖板上设置有与托盘定位孔对应的盖板定位孔，所述的软性线路板上设置有FPC定位孔，所述的托盘定位孔、盖板定位孔和FPC定位孔配合；所述的压扣盖板上还设置有与软性线路板定位用的光学标记对应的标记定位孔。所述的磁性托盘上还设置有与软性线路板外形相同的定位槽、与线路板上元器件位置相对应的凹槽或散热孔，所述的凹槽在对软性线路板双面贴装时可填放元器件。所述的钢网为0.08mm或0.08mm以上厚度的非磁性钢片，其上蚀刻有与压扣盖板形状相同的阶梯层，该阶梯层的深度和钢片的厚度相同，该阶梯层是采用蚀刻工艺局部减薄制作而成的。所述的钢网上设置有供软性线路板印刷锡膏用的印刷孔，所述的印刷孔与软性线路板需印刷锡膏的部分相对应，该印刷孔是经镭射激光切割制作而成。[0017]使用上述磁性治具和钢网的软性线路板(FPC)表面贴装工艺(SMT)，其特征在于，其工艺步骤如下:(I)印刷前将磁性托盘固定在定位底座上面，然后依次放上软性线路板和压扣盖板，让磁性托盘的底座定位孔与定位销扣合，让相应的盖板定位孔、FPC定位孔与托盘钉定位孔重合，让标记定位孔与软性线路板上的光学标记点重合，定位准确后将软性线路板和磁性治具一起从定位底座上取出，放入印刷轨道，等软性线路板进入一定的印刷轨道后，设置有钢网的印刷机开始进行锡膏印刷。(2)印刷完成后软性线路板随磁性治具进入贴片机，贴片机对软性线路板进行元件贴装。(3)贴装完成后进入回流焊炉将高温元件和软性线路板上的焊点焊接固定。(4)回流焊接完成后从轨道取出冷却的磁性治具，拿下压扣盖板，取出软性线路板，磁性治具进入下一次循环。所述的软性线路板的固定方向为片状元件垂直方向、SOT和SOP水平方向；所述的印刷机上设置有光学定位系统，该光学定位系统能识别软性线路板上的光学定位点；印刷机的刮刀为钢刮刀，所述刮刀与软性线路板的夹角为60-75度；印刷机的印刷方向为左右或前后方向，印刷速度为10mm/s-25mm/s,印刷压力为0.lkg/cm2-0.3kg/cm2 ;印刷机的脱模速度为 0.1mm/s-0.2mm/s。所述的贴片机上设置有吸嘴，该吸嘴贴片完成后吸力变为0，吸力变为O后，吸嘴从软性线路板上移走。所述的步骤(3)中回流焊过程包括预热阶段、恒温阶段、焊接阶段和冷却阶段，预热阶段，温度从室温升到110度，温度上升速度为1°C /s-2°c /S ;恒温阶段，温度从110度上升到150度，保温时间60S-120S ;焊接阶段，温度升高速度l-2°c /S ;最高温度小于230°C，200°C _220°C下保持温度20s-40s，220°C _230°C下保持温度3s_5s ;冷却阶段，温度达到最高温度后自然下降，下降速度2V /S-5V /S。本发明的有益的技术效果在于:(I)本发明采用磁性托盘和压扣盖板作为磁性治具将软性线路板牢牢的固定住，所以整个表面贴装工艺过程中无需采用硅胶或者双面胶，所以不会使软性线路板上残留硅胶，在托盘上也不会沾灰，使得托盘的使用寿命大大提高，而且免去了清洗的成本。(2)采用的不锈钢压扣盖板韧性强，使得其在取附时不容易折断，节省了大量的人力成本，以及提高了压扣盖板的使用寿命。(3)采用的不锈钢压扣盖板厚度很薄，同时钢网采用蚀刻工艺局部减薄之后，不会造成锡膏过多的情况，保证了整个工艺的质量。(4)采用磁性治具将软性线路板线路板夹在中间，具有良好的隔热效果，使得软性线路板在回流焊过程中不会变形，从而保证了元器件与软性线路板焊点之间的连接不会出现虚焊和空焊的情况。(5)由于在整个工艺过程中没有采用硅胶层或者双面胶作为软性线路板的固定工具，所以在印刷、贴片和回流焊阶段可共用治具，不仅简化了工艺流程，节省了工具成本和人力成本，同时工艺简化之后，因为人为因素而影响产品质量的几率大大减小，产品的质量大大提闻。[0031](6)在贴片工艺完成后，只需将压扣盖板与磁性托盘分离开，就可非常轻松自如的取下软性线路板，在取线路板时不会因为软性线路板与托盘之间有粘连而使线路板折损。
图1为本发明的软性线路板和磁性治具的装联示意图；图2为本发明的定位底座的立体视图；图3为本发明的磁性托盘的正面视图；图4为本发明的压扣盖板的正面视图；图5为软性线路板的正面视图；图6为本发明的钢网的正面视图。其中:1:磁性托盘；11:底座定位孔；12:托盘定位孔；13:定位槽；14:凹槽；15:散热孔；16:永磁体；2:软性线路板；21:光学标记点；22 =FPC定位孔；3:压扣盖板；31:盖板定位孔；32:标记定位孔；33:槽孔；4:定位底座；41:定位销；5:钢网；51:阶梯层；52:印刷孔。
具体实施方式
本发明涉及软性线路板表面贴装工艺中使用到的磁性治具和钢网以及使用该磁性治具和钢网的软性线路板表面贴装工艺，该磁性治具包括磁性托盘和压扣盖板，压扣盖板为薄且韧性很高的不锈钢片，软性线路板夹在磁性托盘和压扣盖板之间完成整套工艺的锡膏印刷、贴片以及回流焊过程。实施例一:如图1-5所示，本发明涉及到的磁性治具包括磁性托盘1、压扣盖板3和定位底座4，所述的定位底座4上设有两个定位销41 (也可设置三个或者三个以上定位销);所述的磁性托盘I采用铝合金黑化然后再镶嵌耐300°C高温的永磁体16制作而成的基板(也可采用合成石、耐高温的玻璃纤维再镶嵌耐高温的永磁体制作而成)，所述的磁性托盘I上设有与底座定位销41对应的底座定位孔11和托盘定位孔12，该磁性托盘I上还设置有与软性线路板2外形相同的定位槽13、与线路板上元器件位置相对应的凹槽14和散热孔15，所述的凹槽14在对软性线路板2双面贴装时可填放元器件；所述的压扣盖板3为可被磁铁吸引的不锈钢片，不锈钢片的厚度为0.05mm，硬度为480维氏硬度，钢片为采用奥氏体不锈钢或者马氏体不锈钢经过冷加工制成，选用的钢材的化学成分如下:C:Si:Mn:P:S:Ni:Cr:Fe=0.08:0.7:1.00:0.04:0.025:6.00:16.0:76.0，其余
为其他杂质。压扣盖板3上设置有与托盘定位孔12对应的盖板定位孔31，压扣盖板3上还设置有与软性线路板2定位用的光学标记点21对应的标记定位孔32和供软性线路板2印刷锡膏和贴片用的槽孔33，软性线路板2上设置有供印刷定位用的光学标记点21和与磁性托盘I的托盘定位孔12相对应的FPC定位孔22。在印刷之前，将磁性托盘I固定在定位底座4上面，然后依次放上软性线路板2和压扣盖板3，让磁性托盘I的底座定位孔11与定位销41扣合，让相应的盖板定位孔31、FPC定位孔22与托盘钉定位12孔重合，让标记定位孔32与软性线路板上的光学标记点21重合，定位准确后将软性线路板2和磁性治具一起从定位底座4上取出，放入印刷轨道，所述的软性线路板2的固定方向为片状元件垂直方向、SOT和SOP水平方向。等软性线路板2进入一定的印刷轨道后，设置有钢网5的印刷机开始进行锡膏印刷。如图6所示，所述的钢网5为0.08mm厚的非磁性钢片，其上蚀刻有与压扣盖板3形状相同的阶梯层51，该阶梯层51的深度为0.05mm，该阶梯层51是采用蚀刻工艺局部减薄制作而成的；所述的钢网5上设置有供软性线路板2印刷锡膏用的印刷孔52，所述的印刷孔52与软性线路板2需印刷锡膏的部分相对应，该印刷孔52是经镭射激光切割制作而成的。所述的印刷机上设置有光学定位系统，该光学定位系统能识别软性线路板2上的光学定位点21 ;印刷机的刮刀为钢刮刀，所述刮刀与软性线路板的夹角为60度；印刷机的印刷方向为左右方向(也可为前后方向)，印刷速度为10mm/s,印刷压力为0.lkg/cm2 ;印刷机的脱模速度为0.1 mm/so印刷完成后软性线路板随磁性治具进入贴片机，贴片机对软性线路板进行元件贴装；贴装完成后进入回流焊炉将高温元件和软性线路板上的焊点焊接固定；回流焊接完成后从轨道取出冷却的磁性治具，拿下压扣盖板，取出软性线路板，磁性治具进入下一次循环。所述的贴片机上设置有吸嘴，该吸嘴贴片完成后吸力变为0，吸力变为O后，吸嘴从软性线路板上移走。回流焊过程包括预热阶段、恒温阶段、焊接阶段和冷却阶段，预热阶段，温度从室温升到110度，温度上升速度为TC /S ;恒温阶段，温度从110度上升到150度，保温时间60s ;焊接阶段，温度升高速度1°C /S ;最高温度为220°C，20(rC下保持温度20s，220°C下保持温度3s ;冷却阶段，温度达到最高温度后自然下降，下降速度2°C /S。实施例二:如图1-5所示，本发明涉及到的磁性治具包括磁性托盘1、压扣盖板3和定位底座4，所述的定位底座4上设有两个定位销41 (也可设置三个或者三个以上定位销)；所述的磁性托盘I采用铝合金黑化然后再镶嵌耐300°C高温的永磁体制作而成的基板(也可采用合成石、耐高温的玻璃纤维再镶嵌耐高温的永磁体制作而成)，所述的磁性托盘I上设有与底座定位销41对应的底座定位孔11和托盘定位孔12，该磁性托盘I上还设置有与软性线路板2外形相同的定位槽13、与线路板上元器件位置相对应的凹槽14和散热孔15，所述的凹槽14在对软性线路板2双面贴装时可填放元器件；所述的压扣盖板3为可被磁铁吸引的不锈钢片，不锈钢片的厚度为0.1_，硬度为700维氏硬度，钢片为采用奥氏体不锈钢或者马氏体不锈钢经过冷加工制成，选用的钢材的化学成分如下:C:Si:Mn:P:S:Ni:Cr:Fe=0.15:1.00:2.00:0.045:0.030:10.00:19.0:67.0，其
余为其他杂质。压扣盖板3上设置有与托盘定位孔12对应的盖板定位孔31，压扣盖板3上还设置有与软性线路板2定位用的光学标记点21对应的标记定位孔32和供软性线路板2印刷锡膏和贴片用的槽孔33，软性线路板2上设置有供印刷定位用的光学标记点21和与磁性托盘I的托盘定位孔12相对应的FPC定位孔22。在印刷之前，将磁性托盘I固定在定位底座4上面，然后依次放上软性线路板2和压扣盖板3，让磁性托盘I的底座定位孔11与定位销41扣合，让相应的盖板定位孔31、FPC定位孔22与托盘钉定位12孔重合，让标记定位孔32与软性线路板上的光学标记点21重合，定位准确后将软性线路板2和磁性治具一起从定位底座4上取出，放入印刷轨道，所述的软性线路板2的固定方向为片状元件垂直方向、SOT和SOP水平方向。等软性线路板2进入一定的印刷轨道后，设置有钢网5的印刷机开始进行锡膏印刷。如图6所示，所述的钢网5为0.1mm厚的非磁性钢片，其上蚀刻有与压扣盖板3形状相同的阶梯层51，该阶梯层51的深度为0.1mm，该阶梯层51是采用蚀刻工艺局部减薄制作而成的；所述的钢网5上设置有供软性线路板2印刷锡膏用的印刷孔52，所述的印刷孔52与软性线路板2需印刷锡膏的部分相对应，该印刷孔52是经镭射激光切割制作而成的。所述的印刷机上设置有光学定位系统，该光学定位系统能识别软性线路板2上的光学定位点21 ;印刷机的刮刀为钢刮刀，所述刮刀与软性线路板的夹角为75度；印刷机的印刷方向为左右方向(也可为前后方向)，印刷速度为25mm/s,印刷压力为0.3kg/cm2 ;印刷机的脱模速度为0.2mm/so印刷完成后软性线路板随磁性治具进入贴片机，贴片机对软性线路板进行元件贴装；贴装完成后进入回流焊炉将高温元件和软性线路板上的焊点焊接固定；回流焊接完成后从轨道取出冷却的磁性治具，拿下压扣盖板，取出软性线路板，磁性治具进入下一次循环。所述的贴片机上设置有吸嘴，该吸嘴贴片完成后吸力变为0，吸力变为O后，吸嘴从软性线路板上移走。回流焊过程包括预热阶段、恒温阶段、焊接阶段和冷却阶段，预热阶段，温度从室温升到110度，温度上升速度为2V /S ;恒温阶段，温度从110度上升到150度，保温时间120s ;焊接阶段，温度升高速度2°C /S ;最高温度为230°C，22(TC下保持温度40s，23(TC下保持温度5s ;冷却阶段，温度达到最高温度后自然下降，下降速度5°C /S。总之，本发明主要提供了一种厚度很薄而有能将软性线板固定住的压扣盖板，使得该磁性治具无需硅胶固定，正是具有此种功能压扣盖板才使整个软性线路板的贴装工艺大大简化，生产成本大大减小。由于钢具有与铁不具有的优点，但是普通的钢却不被磁铁吸引，正是因为这一点，在生产应用中，人们难以解决压扣盖板能被磁铁吸引的问题，发明人在做本发明的过程中开发出了很多能被磁铁吸引的钢片，虽然本发明只提供了一种不锈钢作为压扣盖板的材料，不能理解为仅仅局限于不锈钢作为本发明的压扣盖板的材料，任何能被磁铁吸引的钢片，在本发明所述的厚度和硬度范围内均属于本发明的保护范围。
权利要求1.软性线路板表面贴装工艺中使用的磁性治具，所述的磁性治具包括压扣盖板和磁性托盘，所述的磁性托盘为带有磁性的基板，压扣盖板为可被基板吸引的金属薄板，在压扣盖板上设置有供软性线路板印刷锡膏和贴片用的槽孔，其特征在于，所述的压扣盖板为可被磁铁吸引的钢片。
2.根据权利要求1所述的磁性治具，其特征在于，所述的钢片为不锈钢片，其厚度为0.05-0.1mm，硬度为480-700个维氏硬度，钢片为采用奥氏体不锈钢或者马氏体不锈钢经过冷加工制成的特制钢材。
3.根据权利要求1所述的磁性治具，其特征在于，所述的磁性托盘是采用铝合金、合成石、玻璃纤维板等材料镶嵌耐高温的永磁体制作而成的基板。
4.根据权利要求1所述的磁性治具，其特征在于，所述的磁性治具还包括定位底座，在定位底座上设有至少两个定位销，所述的磁性托盘上设有与底座定位销对应的底座定位孔和托盘定位孔，所述的压扣盖板上设置有与托盘定位孔对应的盖板定位孔，所述的软性线路板上设置有FPC定位孔，所述的托盘定位孔、盖板定位孔和FPC定位孔配合；所述的压扣盖板上还设置有与软性线路板定位用的光学标记点对应的标记定位孔。
5.根据权利要求1所述的磁性治具，其特征在于，所述的磁性托盘上还设置有散热孔、与软性线路板外形相同的定位槽或与线路板上元器件位置相对应在对软性线路板双面贴装时可填放元器件的凹槽。
6.软性线路板表面贴装工艺中使用的钢网，其特征在于，所述的钢网为厚度0.08mm或.0.08mm以上厚度的非磁性钢片，其上蚀刻有与压扣盖板形状相同的阶梯层，该阶梯层的深度和钢片的厚度相同，该阶梯层是采用蚀刻工艺局部减薄制作而成的；所述的钢网上设置有供软性线路板印刷锡膏用的印刷孔，所述的印刷孔与软性线路板需印刷锡膏的部分相对应，该印刷孔是经镭射激光切割制作而成。
专利摘要本实用新型涉及印刷线路板的制造技术，尤其涉及一种软性线路板(FPC)表面贴装工艺(SMT)中使用的磁性治具和钢网。所述的磁性治具包括压扣盖板和磁性托盘，所述的磁性托盘为带有磁性的基板，压扣盖板为可被基板吸引的金属薄板，在压扣盖板上设置有供软性线路板印刷锡膏和贴片用的槽孔，其特征在于，所述的压扣盖板为可被磁铁吸引的钢片，所述的上蚀刻有与压扣盖板形状相同的阶梯层，阶梯层的深度与钢片的厚度相同。印刷前将磁性托盘固定在定位底座上面，然后依次放上软性线路板和压扣盖板，定位准确后将软性线路板和磁性治具一起从定位底座上取出，进行锡膏印刷、贴片和回流焊工艺。
文档编号H05K3/34GK202979485SQ201220526198
公开日2013年6月5日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者林克治 申请人:林克治