在便攜式醫(yī)療檢測儀的設(shè)計(jì)與制造中，柔性印刷電路板（FPC）因其輕量化、可彎折的特性被廣泛應(yīng)用于狹小空間內(nèi)的信號傳輸。然而，F(xiàn)PC在動(dòng)態(tài)彎折區(qū)域（如折疊關(guān)節(jié)或活動(dòng)部件）的元件焊點(diǎn)開裂問題，直接影響設(shè)備可靠性。深圳SMT貼片廠-1943科技從PCBA加工及SMT貼片工藝角度，探討如何系統(tǒng)性降低此類風(fēng)險(xiǎn)。
一、設(shè)計(jì)階段：優(yōu)化FPC結(jié)構(gòu)與元件布局
-
彎折區(qū)域劃分與避讓規(guī)則
在FPC布線階段需明確動(dòng)態(tài)彎折區(qū)與靜態(tài)區(qū)域的邊界。建議在彎折半徑5mm范圍內(nèi)禁止布置0402及以上尺寸的貼片元件，優(yōu)先采用埋阻埋容設(shè)計(jì)或轉(zhuǎn)移至剛性PCB區(qū)域。對于必須布局的元件，應(yīng)垂直于彎折方向排列，避免應(yīng)力集中于焊點(diǎn)端部。 -
焊盤與走線增強(qiáng)設(shè)計(jì)
彎折區(qū)焊盤采用"淚滴形"過渡，線寬從焊盤向外逐漸收窄，避免直角走線造成的應(yīng)力集中。對于QFN、BGA等多引腳器件，建議采用"十字網(wǎng)格"銅箔加固結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)格形變分散應(yīng)力。
二、材料選擇：適配柔性基材特性
-
基材與覆蓋膜匹配
選用高延展性聚酰亞胺基材（PI厚度≥25μm），搭配低模量覆蓋膜（如改性丙烯酸膠），其斷裂延伸率需＞30%。對于雙面FPC，層間結(jié)合膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）應(yīng)高于設(shè)備工作溫度20℃以上。 -
焊膏與表面處理優(yōu)化
彎折區(qū)推薦使用Type 4.5粒徑的含鉍無鉛焊膏，其凝固收縮率較常規(guī)SAC305降低40%。鎳金（ENIG）表面處理可提供更好的焊點(diǎn)抗疲勞性，但需控制金層厚度在0.05-0.1μm范圍以防止脆裂。
三、SMT貼片工藝控制要點(diǎn)
-
鋼網(wǎng)開口與印刷參數(shù)
彎折區(qū)焊盤鋼網(wǎng)開口采用梯形截面設(shè)計(jì)，開孔率控制在85%-90%，避免焊膏塌陷。印刷階段控制刮刀壓力在6-8N/mm²，確保焊膏厚度偏差＜10μm。對于0.4mm pitch器件，建議增加真空支撐夾具防止FPC局部變形。 -
回流焊曲線調(diào)整
采用"緩升-平臺式"溫度曲線，將液相線以上時(shí)間（TAL）控制在60-75秒，峰值溫度較常規(guī)工藝降低5-8℃。對于含熱敏元件的區(qū)域，可局部增加銅箔散熱片平衡溫度分布。
四、后工藝加固與測試驗(yàn)證
-
點(diǎn)膠保護(hù)與應(yīng)力緩沖
在焊點(diǎn)周圍涂覆低模量硅膠（彈性模量＜1MPa），形成厚度0.3-0.5mm的應(yīng)力緩沖層。對于連接器插拔區(qū)域，建議采用激光切割泡棉實(shí)現(xiàn)三維限位。 -
可靠性測試方法
除常規(guī)的冷熱沖擊測試外，需增加動(dòng)態(tài)彎折壽命測試：依據(jù)IEC 60335標(biāo)準(zhǔn)，以每分鐘15次頻率進(jìn)行90°彎折，要求經(jīng)過5萬次循環(huán)后電阻變化率＜5%?？刹捎梦⒔裹c(diǎn)X-ray對焊點(diǎn)內(nèi)部裂紋進(jìn)行三維成像分析。
結(jié)語
提升FPC彎折區(qū)焊點(diǎn)可靠性的關(guān)鍵在于"設(shè)計(jì)-材料-工藝"協(xié)同優(yōu)化。通過剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)、焊點(diǎn)應(yīng)力分散結(jié)構(gòu)、SMT工藝參數(shù)精細(xì)化控制及多維度可靠性驗(yàn)證，可顯著降低便攜式醫(yī)療設(shè)備在復(fù)雜使用環(huán)境下的故障風(fēng)險(xiǎn)。未來隨著可拉伸電子技術(shù)的進(jìn)步，柔性電子組裝工藝將推動(dòng)醫(yī)療檢測設(shè)備向更輕薄、耐用的方向發(fā)展。
因設(shè)備、物料、生產(chǎn)工藝等不同因素，內(nèi)容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識，歡迎訪問深圳PCBA加工廠-1943科技。
2024-04-26
