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    ACF熱壓機(脈沖熱壓機)作業制程規范-廣州藍能電子
    發布者:gzlannengdz  發布時間:2014-02-27 11:40:44  訪問次數:

    ACF熱壓機(脈沖熱壓機)作業制程規范-廣州藍能電子

    富士康ACF熱壓機(脈沖熱壓機)作業制程規范

    1.適用范圍

     

    本規范適用于軟硬板連接技術中的ACF熱壓作業制程﹐規范此制程的方法﹑要求和注意事項。避免制程設計不合理﹐產品設計不合理,影響產品良率與質量,或出現缺漏現象。

     

    注:ACF連接主要應用于LCD顯示產品。包含FPCPCB連接、FPCPanel連接、PCBIC連接、FPCCeramic連接、IC CardIC Tag連接。本規范主要是以FPCPCB連接(即FOB)為例進行描述,其他方面連接的特異之處,此處不作描述。

     

    2.ACF膠介紹

     ACFAnisotropic Conductive Film),中文名稱叫異方性導電膠,如圖2-12-2所示,是由3~10um導電粒子和樹脂組成的連接介質。在經過熱壓后,信號PAD通過導電粒子上下電氣導通,而左右不導通,實現電氣連接。樹脂經過熱固化后,實現機械粘接。


     


     

     

       


















     


     

     

     

     





     

    ACF產品是由ACF膠承載基帶與ACF膠迭合在一起的卷帶狀產品。如圖2-3所示,每卷標準長度有50m100m200m;寬度有1.0mm1.2mm1.5mm2.0mm或者更寬;厚度一般為80um(其中ACF膠厚30um,承載基帶厚50um)。ACF膠又由樹脂與均勻分布于樹脂中的導電粒子組成。導電粒子目前主要分類有樹脂外部鍍鎳/金圓球狀粒子與星狀的鎳粒子兩種。樹脂鍍鎳/金粒子可應用于玻璃類產品之間的連接,不會刺傷破壞玻璃線路。鎳粒子受壓后,會刺進被壓接線路,一般只應用于金屬線路間的連接。


     


    樹脂分為熱塑性樹脂與熱固性樹脂兩大類。熱塑性材料主要有熱壓溫度較低,組裝快速極容易重工之優點,但亦具有高熱膨脹性和高吸濕性缺點,使其處于高溫下易劣化,無法符合可靠性、信賴性之需求。熱固性樹脂如環氧樹脂(Epoxy)、聚酰亞胺(Polyimide)等,具有高溫安定性、熱膨脹性和吸濕性低、可靠性高的優點。但需要較高之熱壓溫度。因其可靠性高,是目前采用最廣泛之材料。

    社內目前對于ACF的使用暫處于驗證階段。目前主要有使用日立、索尼兩家廠商的ACF膠。相關型號料號在建中。此兩種料的驗證結果均OK,均可選用。(廣州藍能電子,最專業的脈沖熱壓機制造商)

     

    3.       ACF熱壓連接的基本原理及特性

     

    ACF電氣導通主要依賴于ACF的異方導電特性,即Z軸方向與XY絕緣平面的電氣導通具有明顯的差異性。如圖3-1接觸阻抗與導電粒子密度的關系曲線所示:在Z軸方向,電極間ACF受壓,樹脂熔化流向其他地方,電極間導電粒子密度迅速提高,兩電極均與導電粒子接觸并將導電粒子壓迫變形,兩電極間導通;在XY軸方向,因空間相對較大,熱壓后,粒子密度小,仍然比較分散,水平方向上,電極無連接,處于絕緣狀態。在電氣連接方面,ACF熱壓垂直方向上電極間接觸阻抗可小于0.1奧姆;水平方向上,電極間阻抗為十的九次方奧姆。

     

     

    如圖3-2 ACF熱熔粘度、反應率與熱壓時間關系。熱壓過程中,樹脂進入熔融狀態,溫度下降時,樹脂固化。ACF熱壓反應率要求在80%以上。ACF熱壓拉力強度可達5N/cm以上。


    4.        ACF熱壓作業流程,所需設備、治工具、耗材

     

    4-1 ACF熱壓作業流程,相關設備、治工具、耗材

    站別

    作業內容

    產能/作業員數量

    使用設備/治工具/耗材

    預壓站

    PCB金手指清潔;

    PCB放置到預壓機上,熱壓區域上貼附ACF膠;

    取下PCB

    6s/pcs

    1

    預壓機,熱壓上模(熱壓頭),

    熱壓下模(PCB固定治具),

    硅膠帶,感壓紙,酒精,抹布。

    本壓站

    已貼好ACF膠的PCBFPC放到本壓機上;

    PCBFPC辨識對位;

    熱壓;取下產品。

    25s/pcs

    1

    本壓機,熱壓上模(熱壓頭),

    熱壓下模(PCBFPC固定治具),

    硅膠帶,感壓紙。

    維修站

    NGFPC拆卸;

    PCB上熱壓區域除膠;

    5min/pcs

    1

    清潔劑,尖鑷子,顯微鏡,酒精,抹布。

     

    ACF熱壓作業流程,所使用的相關設備、治工具、耗材如表4-1所列。

     

    a.      ACF預壓機(貼附ACF膠)

     

    ACF預壓機采用的是恒溫式加熱。熱壓頭采用高強度優質合金材料,使壓頭經過高溫后端面可保持平整。

     

    b.      ACF本壓機(軟硬板壓合)

     

    ACF本壓機采用的是脈沖電源加熱方式,即是利用脈沖電流流過鉬、鈦等高電阻材料時產生的焦耳能量進行加熱。利用一個高功率(5000W)的變壓器產生一個低電壓的大電流,通過焊接頭令其迅速發熱。脈沖電流就是指電流的ONOFF頻率比例,此脈沖比例越大,電流輸出越大,焊接頭升溫越快。

     

    c.       熱壓上模(熱壓頭)

     

    熱壓上模(熱壓頭)需針對每一個產品而具體設計。熱壓頭尺寸的設計主要考慮的是需保證可Cover因治具公差和PCB固定有松動,進而導致的貼膠位置&熱壓位置偏差。一般地,壓頭寬需比ACF膠寬度單邊至少大0.30mm;在長度上,壓頭需比ACF貼膠長度單邊寬0.25mm

     

    d.      熱壓下模(產品的定位治具)

     

    預壓機的下模(固定治具)一般同時可固定多個產品,以便一次性接連進行多個產品的貼膠動作,提升效率。對于下模的質量要求,就需保證其對PCB的定位不可太松動,同時多個產品固定OK后,其前后位置相差不大,如此才能確保可同時將ACF貼到一定的熱壓區域上。本壓機的下模(固定治具),需確保對PCBFPC的良好固定,以確保CCD辨識系統鎖定的辨識點,不會因松動,而有所變化。

     

     

     

    e.       其他耗材

     

    硅膠帶:放置在熱壓機上,位于壓頭與產品之間,起到緩沖平整作用。

    感壓紙:應用于平整度測試時,確認平整度。

    清潔劑:重工維修時,清潔PCB上的ACF膠的溶劑。目前社內使用的清潔劑型號為RW-66

    酒精、抹布:在PCB預貼膠時,對PCB金手指清潔;重工維修時,清潔除ACF膠。

     

    5.        ACF熱壓產品的相關設計規范(含PCBFPC、熱壓頭)

     

    PE作為ACF熱壓制程的主導部門,對于RD設計之產品(PCBFPC)需依據下述規范進行check,不當之處提出并作建議修改。具體請參照附件《ACF熱壓相關設計規范》。

               廣州藍能電子,最專業的脈沖熱壓機制造商。

    6.       熱壓制程注意事項

     

    a.      ACF熱壓制程關鍵管控項1溫度

     

    ACF膠來料均有明確之熱壓到達溫度規格,即熱壓頭經過硅膠帶&FPC后,到達熱壓區域表面之溫度。例如,預壓到達溫度80+/-10℃,本壓到達溫度180+/-10℃。不同類型ACF膠,到達溫度規格會不相同。在試線階段中,需調整機臺溫度設定,使到達溫度在規格內,同時確認此溫度下,熱壓質量OK。在SOP里,需注明機臺溫度設定值、到達溫度規格值、點檢方法、點檢頻率。

    點檢儀器:溫度計(型號:Center 300

    點檢方法:將溫度計之熱電偶線放置于熱壓區域上,進行一次熱壓,測量壓頭經過硅膠帶&FPC,到達熱壓平面溫度。

    點檢頻率:1/周。

     

    b.     ACF熱壓制程關鍵管控項2壓力

     

    ACF膠來料均有明確之熱壓到達壓強規格。在實際應用中,需轉化計算出熱壓到達壓力。如ACF來料熱壓壓強為1~3MPa,取壓強中間值2MPa,同時熱壓接觸面長*=19mm*2mm時計算,則熱壓到達壓力F=壓強P(2MPa)*面積(19*2 mm²)=76N。若實際測試所用的壓力表顯示單位為Kg,則需進一步轉化F/G=76N/9.8N/Kg=7.76Kg。在新產品的試線中,需嘗試調校機臺氣壓值,得出多個到達壓力值,分別進行熱壓試驗,通過分析比較熱壓之導電粒子情況,確認最佳之熱壓到達壓力。在SOP里,需注明機臺氣壓設置值、到達壓力規格值、點檢方法、點檢頻率。

     

    點檢儀器:壓力點檢儀(型號: XJC-CF490),如圖5-1所示。

    點檢方法:將壓力點檢儀的壓力傳感探頭放置于圖5-2所示機臺位置 ,手動模式使壓頭壓下,壓力點檢儀顯示數值即是到達壓力值。

     

     

     

     

     

     

     

     

     



     

    點檢頻率:1/班。

     

     ACF熱壓制程關鍵管控項3:平整度

     

    平整度實際是熱壓上模(熱壓頭)與熱壓下模(產品固定治具)相對的平行程度。在預壓機臺上,若平整度不良,會導致氣泡,ACF膠貼附不緊而翹起等問題。在ACF本壓上,對平整度要求尤為嚴格。因ACF連接是通過兩電極壓迫導電粒子而實現電氣導通。在本壓中,若平整度不良,有部分熱壓區域被壓OK,可接觸上;而另一區域熱壓頭與熱壓平面幾無接觸,此部分導電粒子無被壓迫,則有電氣連接失敗之風險。在SOP上需注明平整度點檢方法、點檢頻率。

    點檢儀器:使用感壓紙進行點檢確認。

    點檢方法:通過調整機臺上的固定螺絲,頂起螺絲實現。實際中,機臺上有硅膠帶起緩沖作用,點檢時,是將產品(PCB)放置于治具上,將感壓紙放置于產品(PCB)上,無硅膠帶情況下,壓下壓頭,通過感壓紙顏色判斷平整度。

    點檢頻率:1/班。

     

    d. ACF熱壓制程關鍵管控項4:時間

     

    ACF膠來料對熱壓時間作限定。實際的機臺熱壓時間設定需嚴格依照規格書,同時,本壓機臺上需每天點檢確認熱壓高溫時間。

    點檢頻率:1/班。

     

    e.  ACF熱壓制程關鍵管控項5ACF存儲取用

     

    一般,在密封狀態下,ACF膠保存于-10~5℃,ACF膠有效期為6個月。取用時,需在密封狀態下,靜置1H,而后使用。當天未使用完之ACF膠,需封裝好后,放回-10~5℃環境中存儲。在SOP中,需對以上保存環境,使用方法進行明確之說明管控。對ACF膠之取用時間、解凍時間、回存時間進行詳細記錄,以作管控確認。

    存儲設備:冰箱。

    管控方法:對冰箱溫度進行點檢。存放取用時,做好相應時間、存取人員記錄。

    點檢頻率:1/班。

     

    f.  ACF熱壓制程關鍵管控項6ACF來料管控

     

    ACF膠的異方性導電特性,對于ACF膠內的導電粒子密度、均勻度具有很高的要求。在實際使用操作中,需對使用之ACF膠取樣,確認其粒子密度、均勻度。

    確認設備:500倍以上顯微鏡

    確認方法:在500倍顯微鏡下,確認其粒子密度、均勻度。如:來料導電粒子直徑規格:10um;來料導電粒子密度規格:1500+/-500 pcs/mm²。實際操作上,對每卷ACF膠(50m,開啟使用時,裁剪一小段。在500倍顯微鏡下,隨即抽取5個單位小面積(如0.08mm²),分別點數導電粒子數目,并與來料規格對比,確認來料導電粒子密度是否符合規格,粒子分布是否均勻。同時,測量確認導電粒子直徑。

    確認頻率:每卷ACF膠取樣確認1次。

     

    g.  ACF熱壓制程關鍵管控項7NG品重工管控

     

    對于NG品,可將FPC拆掉,清潔PCB上的ACF膠。FPC報廢,PCB可回收進行熱壓。

    重工使用耗材設備:ACF膠清潔劑(型號:RW-66,酒精,棉簽,顯微鏡。

    FPC拆卸規范:將熱風槍調整為180℃(ACF本壓時溫度),將產品FPC面朝向熱風槍口,加熱后,使用鑷子撕下FPC

    PCB除膠規范:拆除FPC后,在PCBACF膠面涂上ACF膠清除劑,待靜置20min后,在顯微鏡下使用尖鑷子劃挑PCB熱壓padACF膠,而后利用酒精清洗;第一次除膠后,需確認是否清潔干凈,若未干凈,則需再次涂清潔劑,再進行一次除膠。除膠過程中,應注意避免鑷子破壞PCB線路。

    除膠效果確認:使用顯微鏡除膠效果進行確認。

     

    h. ACF熱壓制程關鍵管控項8:作業環境管控

     

    因避免灰塵掉到熱壓區域上,影響產品電氣導通,ACF熱壓需在無塵環境中進行。

     

    7.評價項目、方法

        

    在新機種試線,或是導入新的ACF膠料時,需謹慎地作一系列的驗證,以確認此ACF膠料質量OK,并適用新機種。具體評價項目,方法見表7-1


    序號

    項目

    方法

    使用設備

    規格

     

    備注

    1

    接觸阻抗

    熱壓后,測試計算熱壓處接觸阻抗

    mΩ萬用表

    依照ACF膠規格書。如0.1Ω以下。

     

    2

    拉力測試

    使用拉力測試儀垂直向上拉FPC,確認拉力強度

    拉力測試儀

    依照ACF膠規格書。如5N/cm以上

     

    3

    高溫高濕、溫度循環測試

    進行高溫高濕、溫度循環后,進行第12兩項測試

    高溫高濕,溫度循

    環測試機以上第12兩項

    與未進行高溫高濕、溫度循環之板子進行比較確認。

     

    4

    粒子狀況

    (確認熱壓壓力是否OK

    將熱壓OK之板子,除掉FPC,在顯微鏡下觀察熱壓區域上的導電粒子情況,比例。

    500倍顯微鏡

    一般直徑為10um之粒子后長徑變為15umOK。比例在90%以上。

     

    適用于導電粒子為樹脂外鍍鎳/金類ACF膠。

    5

    切片試驗

    進行研磨操作,在500倍顯微鏡下察看PCBFPC迭合狀況,導電粒子(僅限鎳粒子)刺進被壓接線路狀況。

    研磨設備,500倍顯微鏡

    迭合OK,無偏位。鎳粒子正常刺進被壓接線路。

     

    適用于導電粒子為鎳粒子累ACF膠。

    6

    反應率

    (確認ACF膠熔融粘度)

    由廠商使用FT-IR測試確認。

    FT-IR

    80%以上。

     

    7

    外觀察看

    顯微鏡下確認FPCPCB金手指是否有迭合偏位

    顯微鏡

    需迭合OK

     



    廣州藍能電子科技有限公司www.cn-ln.net擁有30年精密熱壓焊的技術和經驗,核心技術逆變式脈沖熱壓機在國內享有盛譽。完全有能力為客戶找到最完善的點焊解決方案。公司設有工藝實驗室,歡迎前來試樣。
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