FPC 软板激光焊接：大研智造教你从结构到工装的设计秘籍

在当今电子设备持续向小型化、轻量化、高性能化发展的趋势下，柔性电路板（FPC）凭借其可弯折、体积小、布线灵活等特性，在各类电子产品中得到了极为广泛的应用。从智能手机、平板电脑到可穿戴设备，FPC 都扮演着连接各个关键组件的重要角色。而激光焊接技术，作为一种高精度、非接触式的先进焊接方法，与 FPC 的结合为电子制造带来了更高的生产效率和更可靠的焊接质量。不过，要充分发挥激光焊接在 FPC 加工中的优势，FPC 软板的设计需契合激光焊接的工艺要求。接下来，我们将从柔性板的结构设计以及工装固定工艺这两大关键方面，深入探讨如何设计出适合激光焊接的 FPC 软板。

一、设计适合激光锡焊的 FPC 结构设计

FPC 的热传导性能考量

在激光锡焊过程中，热量的有效传导至关重要。FPC 作为焊接对象，其导热性直接影响着焊接效果。当半导体激光器发射出 915nm 波长的激光束，照射在 FPC 的焊盘区域时，焊盘迅速吸收激光能量而升温。此时，若 FPC 本身导热性不佳，热量就难以均匀地传导至整个焊接区域，可能导致局部过热，使 FPC 材料受损，同时也无法确保焊料充分熔化并实现良好的焊接连接。因此，在选择 FPC 材料时，应优先选用导热性良好的基材。例如，聚酰亚胺（PI）材料因其具有较高的热稳定性和相对较好的导热性能，成为 FPC 常用的基材之一。但即便采用了 PI 基材，在一些对热传导要求极高的应用场景中，还可通过添加导热添加剂或采用特殊的复合材料结构，进一步提升 FPC 的整体导热能力，以满足激光焊接对热传导的严格要求。

电镀孔（过孔）的设计要点

为了更好地实现热量传导以及优化焊接过程中的锡料分布，在 FPC 焊锡垫上制作电镀孔（Plating holes）或称为过孔（Vias）是一种极为有效的方式。这些电镀过孔充当了热传导的重要接口，同时也能引导多余的锡料流动。一般而言，建议在每个 FPC 的单独焊垫上设置三个电镀过孔，若因空间等因素限制，至少也应保证有 2.5 个电镀过孔。当激光加热 FPC 时，热量可通过这些过孔快速传递至底部的印刷电路板（PCB），确保焊接区域温度均匀。同时，在焊接过程中，多余的锡料能够经由电镀孔顺利导入到底部 PCB，避免在 FPC 表面形成锡瘤或锡量分布不均的情况，从而提高焊接质量和可靠性。

激光锡焊 FPCB 软板及过孔设计的建议尺寸

导通孔的孔径：导通孔的孔径应大于 0.4mm。合适的孔径能够保证足够的锡料流通以及良好的热传导路径。若孔径过小，一方面会限制锡料的通过量，导致焊接时锡料填充不足，影响焊点的强度和导电性；另一方面，过小的孔径也不利于热量的快速传递，可能造成局部过热现象。

导通孔中心到中心的间距：导通孔中心到中心的间距设计为 1.2mm 较为合适。这样的间距既能确保每个过孔都能有效地发挥热传导和引导锡料的作用，又能避免过孔之间过于靠近而影响 FPC 的电气性能和机械强度。如果间距过大，可能无法形成均匀的热传导和锡料分布网络；而间距过小，则可能导致 FPC 基材在钻孔和电镀过程中受到过度损伤，降低 FPC 的可靠性。

焊垫间距：焊垫间距需大于 0.2mm。在激光焊接过程中，合适的焊垫间距有助于精确控制激光能量的作用范围，避免相邻焊垫之间因激光照射产生相互干扰，如出现锡料桥接等问题。同时，足够的焊垫间距也方便进行焊接操作和后续的质量检测。

焊垫宽度：将焊垫宽度设计为 0.9mm，能够为激光焊接提供足够的焊接面积，确保焊料与 FPC 和 PCB 之间形成牢固的连接。过窄的焊垫可能导致焊接强度不足，而过宽的焊垫则可能造成激光能量分散，影响焊接效果，并且在高密度布线的 FPC 设计中，还会占用过多的空间，不利于实现更紧凑的电路布局。

二、设计适合激光锡焊的 FPC 工装固定工艺

FPC “柔” 性带来的挑战

柔性电路板（FPC）最大的特点在于其 “柔” 性，但这也给激光焊接过程中的定位和固定带来了诸多难题。在生产过程中，若 FPC 不能被稳定、平整地固定，激光焊接时就难以保证焊点位置的准确性和焊接质量的一致性。因为 FPC 在自然状态下容易弯曲、变形，这会导致焊接部位的位置发生偏移，使得激光能量无法准确地作用于焊盘，从而产生虚焊、短路等焊接缺陷。此外，FPC 的变形还可能影响其与工装夹具的贴合度，进一步降低固定效果。因此，如何将 FPC “变” 为相对刚性的状态，确保其在焊接过程中的稳定性，成为了工装固定工艺设计的关键。

托盘设计对 FPC 生产良率的关键影响

在实际生产中，常用工装夹具（托盘）来实现 FPC 的固定。托盘的设计与制作质量直接决定了 FPC 的生产良率。其中，确保 FPC 贴装面的平整是最为关键的要求。影响 FPC 贴装面平整的因素众多，主要包括以下几个方面：

FPC 自身的变形：FPC 在制造、运输和存储过程中，可能由于各种原因产生变形，如弯曲、翘曲等。这些变形会导致 FPC 在放置于托盘上时，无法与托盘表面完全贴合，从而使得贴装面不平整。例如，FPC 在卷对卷生产过程中，如果张力控制不当，就容易出现卷曲变形；在切割成单个 FPC 时，若切割工艺不合理，也可能引起边缘变形。

贴附材料的厚度和位置：在 FPC 的生产过程中，通常会在其表面贴附一些材料，如覆盖膜、补强板等。这些贴附材料的厚度不一致或贴附位置不准确，都会对 FPC 贴装面的平整度产生影响。比如，覆盖膜厚度不均匀，在贴附后会使 FPC 表面出现高低不平的情况；补强板贴附位置偏差，可能导致 FPC 局部受力不均，进而引起变形。

FPC 补强板及背胶的厚度：FPC 补强板用于增强 FPC 特定区域的机械强度，而背胶则用于固定补强板或其他贴附材料。然而，补强板和背胶的厚度如果选择不当，也会成为影响 FPC 表面平整的因素。较厚的补强板或背胶可能使 FPC 在贴装面上形成凸起，影响焊接效果。

消除 FPC 不平整的有效措施

高温胶纸的合理使用：高温胶纸在 FPC 的生产过程中常用于固定 FPC 或辅助其他工艺操作，但它也是影响 FPC 表面平整的主要因素之一。为了消除对焊膏印刷和激光焊接的影响，一般要求高温胶纸距离焊盘 8mm 以上（具体距离取决于焊盘尺寸与胶纸厚度）。如果高温胶纸距离焊盘过近，在激光焊接过程中，胶纸可能会因受热而发生变形、融化，产生的气体或杂质可能会污染焊接区域，影响焊接质量。同时，胶纸的厚度和硬度也会对 FPC 表面的平整度产生影响，因此在选择高温胶纸时，应选用厚度均匀、柔软度适中的产品，并严格控制其粘贴位置。

针对 FPC 补强板和背胶的设计优化：FPC 补强板和背胶对 FPC 表面平整的影响不容忽视。一般可通过在托盘上挖槽的方法来解决这一问题。在 FPC 设计阶段，就应充分考虑补强板和背胶到焊盘的距离，例如将该距离设置为 8mm。这样在制作托盘时，可以根据 FPC 的设计，在对应位置挖出合适深度和尺寸的槽，使补强板和背胶能够嵌入槽内，从而保证 FPC 贴装面的平整度。此外，在选择补强板和背胶材料时，应尽量选用厚度均匀、硬度适中的产品，以减少对 FPC 平整度的影响。

磁性夹具压片的参数选择：磁性夹具压片在 FPC 的固定过程中起着重要作用。一般选用 0.06mm 厚的不锈钢作为压片材料，这种厚度既能保证压片具有足够的强度来固定 FPC，又不会因过厚而对 FPC 表面造成过大压力，导致 FPC 变形。压片的开口尺寸应比印刷焊盘大 6 - 8mm 以上，这样可以确保在固定 FPC 时，压片不会遮挡焊盘，同时又能有效地将 FPC 压紧在托盘上，保证焊接过程中 FPC 的稳定性。

大研智造作为在激光锡焊领域拥有深厚技术积累和丰富实践经验的企业，其激光锡球焊机在焊接 FPC 软板方面展现出了卓越的性能。该设备能够精确处理微小间距的焊接任务，最小焊盘尺寸可达 0.15mm，焊盘间距仅为 0.25mm，定位精度高达 0.15mm，完全能够满足 FPC 激光焊接对高精度的要求。同时，大研智造的技术团队在协助客户进行 FPC 设计时，能够依据激光焊接工艺的特点，为客户提供专业的结构设计和工装固定工艺建议，确保客户的 FPC 软板设计与激光焊接工艺完美适配，从而实现高效、高质量的焊接生产。

在电子制造行业竞争日益激烈的今天，优化 FPC 软板的设计以适应激光焊接工艺，不仅能够提升产品的质量和可靠性，还能显著提高生产效率，降低生产成本。如果您在 FPC 软板设计或激光焊接工艺方面存在疑问，或者正在寻求专业的激光焊接解决方案，欢迎随时联系大研智造。我们拥有专业的技术团队，将竭诚为您服务，助力您在电子制造领域取得更大的成功。

审核编辑 黄宇