【上篇】FPC軟板焊盤拉脫失效原因分析及控制
一、背景：
焊盤作為PCB板上最基本的元件一直備受關(guān)注，焊接時(shí)由于需要熔入熔融錫從而使兩件金屬物件結(jié)合起來(lái)，該過(guò)程中焊盤局部受到瞬間熱沖擊，這是導(dǎo)致焊盤分層脫落的重要原因，表面安裝盤的拉脫（粘合）強(qiáng)度有著嚴(yán)格的接受標(biāo)準(zhǔn)，而客戶手工焊接而導(dǎo)致焊盤脫落的客訴案例屢見(jiàn)不鮮。日益發(fā)展的市場(chǎng)對(duì)軟板的性能提出了更加嚴(yán)苛的要求，因而很有必要對(duì)焊盤焊接過(guò)程中的拉脫機(jī)制及影響因素進(jìn)行研究。
導(dǎo)致焊盤拉脫強(qiáng)度降低的因素有很多，但關(guān)于這方面的研究報(bào)道卻很少。本文分析討論了FPC軟板板材在焊接過(guò)程中焊盤脫落的機(jī)理，同時(shí)從材料種類，銅厚，焊盤尺寸，焊接溫度，焊接次數(shù)五個(gè)因素綜合考察了其對(duì)焊盤的拉脫強(qiáng)度的影響，運(yùn)用正交分析的方法得出了焊接過(guò)程中的主要影響因素是焊接溫度及焊接次數(shù)，并在此基礎(chǔ)上給出了參數(shù)范圍，為實(shí)際工藝生產(chǎn)提供預(yù)警和參考。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)物料及設(shè)備
1.主要物料
2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備
萬(wàn)能拉力機(jī)（Zwick/Roell Z1.0），TGA測(cè)試儀（TA Instrument TGAQ50），金相顯微鏡（尼康）。
三、實(shí)驗(yàn)方案
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)4層剛撓結(jié)合板，L1/L2為撓性層，L3/L4為剛性層。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)板，參照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在L1層上設(shè)計(jì)了一系列不同規(guī)格的焊盤，測(cè)試板圖形設(shè)計(jì)及疊層結(jié)構(gòu)分別如圖2及圖3所示。
2.實(shí)驗(yàn)方法
（1）焊盤拉脫強(qiáng)度參照GJB 362A-96相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)用搪錫銅導(dǎo)線引出，手動(dòng)焊接好后，用萬(wàn)能拉力機(jī)90°剝離強(qiáng)度測(cè)試模塊進(jìn)行測(cè)試，如示意圖4所示。
（2）對(duì)拉脫失效的板進(jìn)行切片及微觀分析
3.實(shí)驗(yàn)參數(shù)
設(shè)計(jì)了材料種類，銅厚，焊盤尺寸，焊接溫度，焊接次數(shù)五個(gè)因素以綜合考察在不同條件下焊盤的拉脫強(qiáng)度。具體參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)下表。
4.計(jì)算方法
焊盤的拉脫強(qiáng)度P應(yīng)按下列公式計(jì)算
式中P為拉脫強(qiáng)度，單位N/cm2；F為焊盤的最大拉脫力，單位N，由軟件計(jì)算直接讀出；L及W分別為所測(cè)試焊盤的長(zhǎng)及寬，單位cm。
四、結(jié)果與討論
1.材料種類
對(duì)焊盤拉脫強(qiáng)度的影響
實(shí)驗(yàn)選用了A，B，C三家供應(yīng)商的無(wú)膠撓性板材，不同廠商所用的銅類型及加工方法都有所差異，因而最終測(cè)試得到的焊盤拉脫強(qiáng)度也會(huì)不同。根據(jù)GJB 362A-96，焊盤的拉脫強(qiáng)度應(yīng)不小于345N/cm2，即當(dāng)某一焊盤的拉脫強(qiáng)度小于345N/cm2時(shí)，即判定為失效。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看到，在試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，A系列板材所有焊盤均未出現(xiàn)低于標(biāo)準(zhǔn)值的情況，而B及C系列隨著焊接溫度及焊接次數(shù)的增加，均出現(xiàn)了部分焊盤失效的情況，具體列于下表。
從結(jié)果中可以得出，焊接溫度較高時(shí)，就焊盤的可靠性而言，A＞B＞C。
2.銅厚
對(duì)焊盤拉脫強(qiáng)度的影響
將同種材料不同銅厚下的焊盤拉脫進(jìn)行對(duì)比，不同焊接溫度及焊盤尺寸下的焊盤拉脫強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，可以看到，相同處理?xiàng)l件下，35 um Cu的板材拉脫強(qiáng)度要略大于18 um Cu的板材。這有兩方面原因，一是不同供應(yīng)商對(duì)不同銅厚的板材的界面粗糙度是不一樣的，銅厚越大，一般其基銅的界面粗糙度更大，因而與基材PI具有更好的結(jié)合力，拉脫強(qiáng)度更大；另一方面的原因是由于銅具有較好的導(dǎo)熱性，烙鐵功率一定的條件，手工焊接過(guò)程中焊盤所受到的熱量與烙鐵停留在焊盤上的時(shí)間成正比[5]，相同焊接次數(shù)下理論上不同焊盤受到的熱量都是相同的，但焊盤在線路網(wǎng)上是聯(lián)通的，焊接過(guò)程基材受到熱量后可以通過(guò)線路熱傳遞耗散部分熱量，銅厚越大，則焊接過(guò)程中有更多的熱量被傳遞出去，因而基材受到的熱傷害也更小，表現(xiàn)為拉脫強(qiáng)度偏大。
3.焊盤尺寸
對(duì)焊盤拉脫強(qiáng)度的影響
以焊接溫度350℃，焊接次數(shù)1次的實(shí)驗(yàn)組為例，將不同材料不同焊盤尺寸下的焊盤拉脫情況進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，可以看到，相同焊接條件下，焊盤尺寸越小，焊盤的拉脫強(qiáng)度越小，且由于面積的減小，相應(yīng)的拉脫焊盤所需的拉脫力差別更大。這就可以解釋客戶采用手工焊接大尺寸焊盤時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，但焊接小尺寸焊盤時(shí)很容易就把焊盤拉扯下來(lái)，尤其是焊接溫度較高時(shí)效果更加明顯，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中C廠商35um Cu基材尺寸0.01cm2焊盤焊接4次后焊盤拉脫強(qiáng)度為501 N/cm2，但拉脫力僅為5.01N。導(dǎo)致這一情況的原因是小尺寸焊盤焊接時(shí)的受熱面積比例更大，且銅的面積更小，因而焊接時(shí)受到的熱沖擊面積比例更大，受破壞程度更惡劣。
FPC軟板小編有話兒說(shuō)：
俺們的技術(shù)大牛人忙著去一線跟板了,客官莫急，欲知后續(xù)如何，請(qǐng)待小編下篇為您細(xì)細(xì)道來(lái)
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手機(jī)天線FPC
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銅 厚：1OZ
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最小線寬/線距：0.2mm/0.1mm
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其 他：貼膠紙，PI補(bǔ)強(qiáng)
手機(jī)天線FPC
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型 號(hào):RS01C00093A0
層 數(shù)：1層
板 厚：0.12mm
材 料：1OZ有膠電解
銅 厚：1OZ
表面處理：沉金
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其 他：需貼PI補(bǔ)強(qiáng)
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層 數(shù)：2層
板 厚：0.12mm
材 料：1/2OZ無(wú)膠電解
銅 厚：1OZ
表面處理：沉金
最小線寬/線距：0.3mm/0.2mm
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材 料：1/3OZ無(wú)膠電解
銅 厚：1/2OZ
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最小線寬/線距：0.1mm/0.07mm
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