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Reel to Reel Process Introducing ---先进软板生产技术简介

乘上电子产品的发展趋向轻 薄 短 小 变化快的大潮, 加上消费者对产品性能及可靠性要求愈来愈高, 软板的应用范围可说是基本囊括所有电子领域, 在液晶显示器(LCD--liquid crystal display)组装上有著不可取代的地位. 在汽车电子 消费性电子产品 电脑及电脑周边产品 通讯产品 航空航天领域均有著相当重要的地位。

方案概述

乘上电子产品的发展趋向轻 薄 短 小 变化快的大潮, 加上消费者对产品性能及可靠性要求愈来愈高, 软板的应用范围可说是基本囊括所有电子领域, 在液晶显示器(LCD--liquid crystal display)组装上有著不可取代的地位. 在汽车电子 消费性电子产品 电脑及电脑周边产品 通讯产品 航空航天领域均有著相当重要的地位(参考下图)。

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软板在各个领域的广泛应用带给业者许多商机, 而传统软板(业界也有人称为柔性线路板, 又叫Flex pcb)生产模式如下: 柔性线路板+刚性载具转化为普通刚性 PCBA 制程, 此制程最大特点为软板在SMT 投入时是一张一张即以 Panel模式投产(根据各个产品不同,设计者将不同数量联片的 Unit—单元组合在同一 Panel上, 业界常常称谓几联片软板, 少则2联片, 多则四五十联片, 笔者见过最多的软板联片数量为 48 units/panel) . 参考下图。

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然而科技进步的影响力犹如[滚雪球], 一旦飞驰起来将带动并影响其他已存事物. 业界目前最流行的软板厚度均在 0.1mm(相当于一张白纸)以上, 大多数的软板厚度在0.1~0.3mm之间, 此等厚度让 PCBA制程有机会一张一张的将软板固定在刚性载具上然后以普通 PCBA 流程完成相关制程, 然而当软板厚度低于 0.1mm 时, 作业中的 Workmanship 问题将困扰整个制程. 于是人们开发了更新更複杂的柔性线路板制程 Reel to Reel

Reel to Reel 是何概念 ?

Reel to Reel(以下简写为 RTR)是目前业界才开发出来的一种针对超薄 高技术要求 高端产品的新柔性线路板制程技术. 下图可以给大家一个基本的感性认知 :

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也正是因为此类软板制程从 REEL(卷状)投产到 REEL(卷状)结束, 所以此制程名称为 Reel to Reel. 目前业界尚无合适之中文译名, 故通称 RTR.

RTR 制程的问题思考

RTR 既然是连续性整卷投产模式, 相关之制程自是完全异于普通制程, 既不同于刚性线路板(即普通PCB)制程也迥异于Panel模式Flex PCBA制程. 首先要考虑Reel状软板的投入, 定週期定长度传送, 软板张紧力度大小定订, 这些功能如何实现? 因无载具, 软板如何传送呢? 软板不能前后移动, 不能升上去贴者钢板, 如何印刷锡膏呢? 贴片机无轨道, 软板如何固定贴片? 整个卷状软板中不良Unit(单元)无如何识别此类报废 Unit 而不贴装零件? Reflow(回流焊)如何加热呢? 软板在锡膏印刷 零件贴装时不传送,在回流焊内是否会烧毁? 软板生产完毕又成一卷, 如何确认焊接品质做外观检察呢?...... 以普通软板制程模式思考, 一系列的问题让人无法理解.

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RTR 产线设备配置


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RTR Process 基本介绍及技术难点

Part 1 Loader and Unloader (送板和收板)

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目前业界内 Reel状软板宽度有三种规格, 一是 35mm 宽, 48mm和 70mm , 我们使用的是 48mm宽的软板. 软板的宽度是标准的, 导轮等宽度也同样是标准的.

关键控制点及注意事项

1)接合导带务必平行於导轮及传送轮并在一条直线上

2)每次传送长度与后续制程一致并要求误差在 0.5mm 以下

3)与收板机之对应轮在同一条直线无扭曲

4)张力大小业界尚无明确规则及论证, 示实际软板张紧状况而做调整


Part 2 Solder paste printed process(锡膏印刷制程)

RTR 锡膏印刷制程和普通锡膏印刷制程差异较大主要差异点如下 :

1) 印刷制程中板子和印刷平台均固定不动, 不同于普通锡膏印刷板子和印刷平台上升贴近钢板印刷. 印刷过程中钢板和刮刀下降平贴在软板上印刷, 完毕钢板刮刀上升脱模

2) 普通印刷机刮刀 Y 向往返移动印刷, 而 RTR 印刷机除 Y 向印刷外还有 X 向印刷

3) 我们使用之印刷钢板表面不是平面. 普通印刷钢板是平面的, 刮刀在平面上移动推动锡膏在钢板上滚动以实现印刷目的. RTR 印刷因钢板上有突起 1mm 的凸块, 普通刮刀无法完成印刷, 刮刀需要切割后使用, 并刮刀为双层刮刀.



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因刮刀避开 Cap 而切口, 单向刮刀印刷锡膏印刷量无法确保 100%良好, 故採用双轴向印刷,X Y 双轴向交叉印刷, 确保焊锡量足够.

双向印刷锡膏在钢板上是否有交叉?

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Part 3 Component mounted (零件贴装制程)

零件贴装制程变更良多, 其主要不同点如下

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1) Fiducial mark 辨识

在生产中, 偶尔发生 PCB Mark 辨识不良现象. Mark 在机台 Camera 相机视野范围内但机台报警出错无法识别 Mark

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2) Bad mark 辨识问题

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3) Table setup issue

机台在架设初期定製之 Table 有误差, 水平度需另加垫片调整


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Part 4 Reflow process (回流焊制程)

因软板连续性投产, 在锡膏印刷 零件贴装过程中软板都静止不动, 回流焊制程中软板是否会烧毁?软板在回流焊内是如何传送的? 如何加热? 如果换锡膏 零件补给, 整条线将停止, 软板是否会烧毁? 一系列问题都异于普通制程. 下面对对回流焊制程做简单介绍

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热量转移有三种方式, 对流 辐射 传导, 业界流行之回流焊接炉使用强制热风对流模式, 另一部份使用辐射即 IR, 还有 IR 和热风对流混合使用的. 因热传递需要良好的介质及必需接触热源, 故而较少採用. 正因传递之此特性, 热能断开也较容易操作.


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RTR Reflow 热传递方式是採用热传递方式, 即热板发热, 软板接触热板, 热通过软板传递给锡膏和零件从而达成熔溶焊接之目的。

加热时热板上升, 贴紧; 上部治具下降, 压紧软板。

实际上软板无法紧密贴合而造成热传递不良, 焊接品质会有冷焊现象.

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Part 5 Surface inspection (AOI 自动光学监察)

在 AOI 部份主要改造了三個部份, (1)是 Table 改造為固定模式, 定製 Table (2)軟體增加 Bad mark 識

別功能 (3)增加不良板標示功能 

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备注 : 因软板为连续性投產, 当 AOI 检察出有不良板存在时, 未做标示则收板后无法辨识良品板和不良

板. 故检察结果为不良之单元 AOI 会自动标示-----打 Mark 在中心区域.

Part 6 Other Items (其它部份)

除了主要的制程部份外, 编程传送系统也是主要的一环

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