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ACF热压机(预压机,邦定机)作业制程规范
专栏:重要技术问题
发布日期:2015-02-09
阅读量:2411
作者:佚名
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ACF热压机(预压机,邦定机)作业制程规范1.适用范围   本规范适用于软硬板连接技术中的ACF热压作业制程﹐规范此制程的方法﹑要求和注意事项。避免制程设计不合理﹐产品设计不合理,影响产品良率与质量,或出现缺漏现象。   注:ACF连接主要应用于LCD显示产品。包含FPC与PCB连接、FPC与Panel连接、PCB与IC连接、FPC与Ceramic连接、IC Card与IC Tag连接。本规范主要...
ACF热压机(预压机,邦定机)作业制程规范

1.适用范围

 

  本规范适用于软硬板连接技术中的ACF热压作业制程﹐规范此制程的方法﹑要求和注意事项。避免制程设计不合理﹐产品设计不合理,影响产品良率与质量,或出现缺漏现象。

 

  注:ACF连接主要应用于LCD显示产品。包含FPC与PCB连接、FPC与Panel连接、PCB与IC连接、FPC与Ceramic连接、IC Card与IC Tag连接。本规范主要是以FPC与PCB连接(即FOB)为例进行描述,其他方面连接的特异之处,此处不作描述。

 

2.ACF胶介绍

   ACF(Anisotropic Conductive Film),中文名称叫异方性导电胶,如图2-1、2-2所示,是由3~10um导电粒子和树脂组成的连接介质。在经过热压后,信号PAD通过导电粒子上下电气导通,而左右不导通,实现电气连接。树脂经过热固化后,实现机械粘接。

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  树脂分为热塑性树脂与热固性树脂两大类。热塑性材料主要有热压温度较低,组装快速极容易重工之优点,但亦具有高热膨胀性和高吸湿性缺点,使其处于高温下易劣化,无法符合可靠性、信赖性之需求。热固性树脂如环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(Polyimide)等,具有高温安定性、热膨胀性和吸湿性低、可靠性高的优点。但需要较高之热压温度。因其可靠性高,是目前采用最广泛之材料。

社内目前对于ACF的使用暂处于验证阶段。目前主要有使用日立、索尼两家厂商的ACF胶。相关型号料号在建中。此两种料的验证结果均OK,均可选用。(广州蓝能电子,最专业的脉冲热压机制造商)

 

3.       ACF热压连接的基本原理及特性

 

ACF电气导通主要依赖于ACF的异方导电特性,即Z轴方向与XY绝缘平面的电气导通具有明显的差异性。如图3-1接触阻抗与导电粒子密度的关系曲线所示:在Z轴方向,电极间ACF受压,树脂熔化流向其他地方,电极间导电粒子密度迅速提高,两电极均与导电粒子接触并将导电粒子压迫变形,两电极间导通;在X,Y轴方向,因空间相对较大,热压后,粒子密度小,仍然比较分散,水平方向上,电极无连接,处于绝缘状态。在电气连接方面,ACF热压垂直方向上电极间接触阻抗可小于0.1奥姆;水平方向上,电极间阻抗为十的九次方奥姆。

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  如图3-2 ACF热熔粘度、反应率与热压时间关系。热压过程中,树脂进入熔融状态,温度下降时,树脂固化。ACF热压反应率要求在80%以上。ACF热压拉力强度可达5N/cm以上。

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4.        ACF热压作业流程,所需设备、治工具、耗材
表4-1 ACF热压作业流程,相关设备、治工具、耗材

站别

作业内容

产能/作业员数量

使用设备/治工具/耗材

预压站

PCB金手指清洁;

PCB放置到预压机上,热压区域上贴附ACF胶;

取下PCB。

6s/pcs

1人

预压机,热压上模(热压头),

热压下模(PCB固定治具),

硅胶带,感压纸,酒精,抹布。

本压站

已贴好ACF胶的PCB、FPC放到本压机上;

PCB与FPC辨识对位;

热压;取下产品。

25s/pcs

1人

本压机,热压上模(热压头),

热压下模(PCB、FPC固定治具),

硅胶带,感压纸。

维修站

NG品FPC拆卸;

PCB上热压区域除胶;

5min/pcs

1人

清洁剂,尖镊子,显微镜,酒精,抹布。

ACF热压作业流程,所使用的相关设备、治工具、耗材如表4-1所列。

 

a.      ACF预压机(贴附ACF胶)

 

ACF预压机采用的是恒温式加热。热压头采用高强度优质合金材料,使压头经过高温后端面可保持平整。

 

b.      ACF本压机(软硬板压合)

 

ACF本压机采用的是脉冲电源加热方式,即是利用脉冲电流流过钼、钛等高电阻材料时产生的焦耳能量进行加热。利用一个高功率(5000W)的变压器产生一个低电压的大电流,通过焊接头令其迅速发热。脉冲电流就是指电流的ON及OFF频率比例,此脉冲比例越大,电流输出越大,焊接头升温越快。

 

c.       热压上模(热压头)

 

热压上模(热压头)需针对每一个产品而具体设计。热压头尺寸的设计主要考虑的是需保证可Cover因治具公差和PCB固定有松动,进而导致的贴胶位置&热压位置偏差。一般地,压头宽需比ACF胶宽度单边至少大0.30mm;在长度上,压头需比ACF贴胶长度单边宽0.25mm。

 

d.      热压下模(产品的定位治具)

 

预压机的下模(固定治具)一般同时可固定多个产品,以便一次性接连进行多个产品的贴胶动作,提升效率。对于下模的质量要求,就需保证其对PCB的定位不可太松动,同时多个产品固定OK后,其前后位置相差不大,如此才能确保可同时将ACF贴到一定的热压区域上。本压机的下模(固定治具),需确保对PCB,FPC的良好固定,以确保CCD辨识系统锁定的辨识点,不会因松动,而有所变化。


e.       其他耗材

 

硅胶带:放置在热压机上,位于压头与产品之间,起到缓冲平整作用。

感压纸:应用于平整度测试时,确认平整度。

清洁剂:重工维修时,清洁PCB上的ACF胶的溶剂。目前社内使用的清洁剂型号为RW-66。

酒精、抹布:在PCB预贴胶时,对PCB金手指清洁;重工维修时,清洁除ACF胶。

 

5.        ACF热压产品的相关设计规范(含PCB、FPC、热压头)

 

PE作为ACF热压制程的主导部门,对于RD设计之产品(如PCB,FPC)需依据下述规范进行check,不当之处提出并作建议修改。具体请参照附件《ACF热压相关设计规范》。

           广州蓝能电子,最专业的脉冲热压机制造商。

6.       热压制程注意事项

 

a.      ACF热压制程关键管控项1:温度

 

ACF胶来料均有明确之热压到达温度规格,即热压头经过硅胶带&FPC后,到达热压区域表面之温度。例如,预压到达温度80+/-10℃,本压到达温度180+/-10℃。不同类型ACF胶,到达温度规格会不相同。在试线阶段中,需调整机台温度设定,使到达温度在规格内,同时确认此温度下,热压质量OK。在SOP里,需注明机台温度设定值、到达温度规格值、点检方法、点检频率。

点检仪器:温度计(型号:Center 300)

点检方法:将温度计之热电偶线放置于热压区域上,进行一次热压,测量压头经过硅胶带&FPC,到达热压平面温度。

点检频率:1次/周。

 

b.     ACF热压制程关键管控项2:压力

 

ACF胶来料均有明确之热压到达压强规格。在实际应用中,需转化计算出热压到达压力。如ACF来料热压压强为1~3MPa,取压强中间值2MPa,同时热压接触面长*宽=19mm*2mm时计算,则热压到达压力F=压强P(2MPa)*面积(19*2 mm²)=76N。若实际测试所用的压力表显示单位为Kg,则需进一步转化F/G=76N/9.8N/Kg=7.76Kg。在新产品的试线中,需尝试调校机台气压值,得出多个到达压力值,分别进行热压试验,通过分析比较热压之导电粒子爆破情况,确认最佳之热压到达压力。在SOP里,需注明机台气压设置值、到达压力规格值、点检方法、点检频率。

 

点检仪器:压力点检仪(型号: XJC-CF490),如图5-1所示。

点检方法:将压力点检仪的压力传感探头放置于图5-2所示机台位置 ,手动模式使压头压下,压力点检仪显示数值即是到达压力值。

 

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点检频率:1次/班。

 

 ACF热压制程关键管控项3:平整度

 

平整度实际是热压上模(热压头)与热压下模(产品固定治具)相对的平行程度。在预压机台上,若平整度不良,会导致气泡,ACF胶贴附不紧而翘起等问题。在ACF本压上,对平整度要求尤为严格。因ACF连接是通过两电极压迫导电粒子而实现电气导通。在本压中,若平整度不良,有部分热压区域被压OK,可接触上;而另一区域热压头与热压平面几无接触,此部分导电粒子无被压迫,则有电气连接失败之风险。在SOP上需注明平整度点检方法、点检频率。

点检仪器:使用感压纸进行点检确认。

点检方法:通过调整机台上的固定螺丝,顶起螺丝实现。实际中,机台上有硅胶带起缓冲作用,点检时,是将产品(PCB)放置于治具上,将感压纸放置于产品(PCB)上,无硅胶带情况下,压下压头,通过感压纸颜色判断平整度。

点检频率:1次/班。

 

d. ACF热压制程关键管控项4:时间

 

ACF胶来料对热压时间作限定。实际的机台热压时间设定需严格依照规格书,同时,本压机台上需每天点检确认热压高温时间。

点检频率:1次/班。

 

e.  ACF热压制程关键管控项5:ACF存储取用

 

一般,在密封状态下,ACF胶保存于-10~5℃,ACF胶有效期为6个月。取用时,需在密封状态下,静置1H,而后使用。当天未使用完之ACF胶,需封装好后,放回-10~5℃环境中存储。在SOP中,需对以上保存环境,使用方法进行明确之说明管控。对ACF胶之取用时间、解冻时间、回存时间进行详细记录,以作管控确认。

存储设备:冰箱。

管控方法:对冰箱温度进行点检。存放取用时,做好相应时间、存取人员记录。

点检频率:1次/班。

 

f.  ACF热压制程关键管控项6:ACF来料管控

 

ACF胶的异方性导电特性,对于ACF胶内的导电粒子密度、均匀度具有很高的要求。在实际使用操作中,需对使用之ACF胶取样,确认其粒子密度、均匀度。

确认设备:500倍以上显微镜

确认方法:在500倍显微镜下,确认其粒子密度、均匀度。如:来料导电粒子直径规格:10um;来料导电粒子密度规格:1500+/-500 pcs/mm²。实际操作上,对每卷ACF胶(50m),开启使用时,裁剪一小段。在500倍显微镜下,随即抽取5个单位小面积(如0.08mm²),分别点数导电粒子数目,并与来料规格对比,确认来料导电粒子密度是否符合规格,粒子分布是否均匀。同时,测量确认导电粒子直径。

确认频率:每卷ACF胶取样确认1次。

 

g.  ACF热压制程关键管控项7:NG品重工管控

 

对于NG品,可将FPC拆掉,清洁PCB上的ACF胶。FPC报废,PCB可回收进行热压。

重工使用耗材设备:ACF胶清洁剂(型号:RW-66),酒精,棉签,显微镜。

FPC拆卸规范:将热风枪调整为180℃(ACF本压时温度),将产品FPC面朝向热风枪口,加热后,使用镊子撕下FPC。

PCB除胶规范:拆除FPC后,在PCB的ACF胶面涂上ACF胶清除剂,待静置20min后,在显微镜下使用尖镊子划挑PCB热压pad间ACF胶,而后利用酒精清洗;第一次除胶后,需确认是否清洁干净,若未干净,则需再次涂清洁剂,再进行一次除胶。除胶过程中,应注意避免镊子破坏PCB线路。

除胶效果确认:使用显微镜除胶效果进行确认。

 

h. ACF热压制程关键管控项8:作业环境管控

 

因避免灰尘掉到热压区域上,影响产品电气导通,ACF热压需在无尘环境中进行。

 

7.评价项目、方法

    

在新机种试线,或是导入新的ACF胶料时,需谨慎地作一系列的验证,以确认此ACF胶料质量OK,并适用新机种。具体评价项目,方法见表7-1。

序号

项目

方法

使用设备

规格

 

备注

1

接触阻抗

热压后,测试计算热压处接触阻抗

mΩ万用表

依照ACF胶规格书。如0.1Ω以下。


2

拉力测试

使用拉力测试仪垂直向上拉FPC,确认拉力强度

拉力测试仪

依照ACF胶规格书。如5N/cm以上。


3

高温高湿、温度循环测试

进行高温高湿、温度循环后,进行第1、2两项测试

高温高湿,温度循

环测试机以上第1、2两项

与未进行高温高湿、温度循环之板子进行比较确认。


4

粒子爆破状况

(确认热压压力是否OK)

将热压OK之板子,除掉FPC,在显微镜下观察热压区域上的导电粒子爆破情况,爆破比例。

500倍显微镜

一般直径为10um之粒子爆破后长径变为15um为OK。爆破比例在90%以上。

 

适用于导电粒子为树脂外镀镍/金类ACF胶。

5

切片试验

进行研磨操作,在500倍显微镜下察看PCB与FPC迭合状况,导电粒子(仅限镍粒子)刺进被压接线路状况。

研磨设备,500倍显微镜

迭合OK,无偏位。镍粒子正常刺进被压接线路。

 

适用于导电粒子为镍粒子累ACF胶。

6

反应率

(确认ACF胶熔融粘度)

由厂商使用FT-IR测试确认。

FT-IR

80%以上。


7

外观察看

显微镜下确认FPC与PCB金手指是否有迭合偏位

显微镜

需迭合OK


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