一種FPC與菲林熱壓工藝的研究及裝備對(duì)策

劉建功等

摘 要：近幾年來(lái)，電容式觸摸屏廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，菲林（film）材料的觸摸屏以其低廉的價(jià)格占據(jù)了很大一部分中低端市場(chǎng)。邦定工藝是菲林結(jié)構(gòu)電容式觸摸屏生產(chǎn)制造過(guò)程中的關(guān)鍵工藝，本文通過(guò)分析菲林材料電容屏的引線結(jié)構(gòu)，來(lái)研制出基于LCM FOG工藝裝備的適用于雙層菲林電容屏的邦定工藝裝備。

關(guān)鍵詞：電容觸摸屏；菲林結(jié)構(gòu)；熱壓工藝

隨著蘋(píng)果公司推出iPhone系列手機(jī)和iPad系列平板電腦，世界快速進(jìn)入了智能應(yīng)用時(shí)代。觸摸屏作為智能設(shè)備的輸入主界面，以其易于使用、堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于公共信息查詢、辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、多媒體教學(xué)等領(lǐng)域。

觸摸屏產(chǎn)業(yè)本身是中國(guó)近些年發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一，技術(shù)的革新也是日新月異。從GFF、GG兩種結(jié)構(gòu)延伸到OGS、On Cell、In Cell、TOL、Metal mesh、AGNW和PEDOT等等，大約有十幾種技術(shù)路線，在產(chǎn)品效果，用戶體驗(yàn)，超薄設(shè)計(jì)，工藝成熟度等方面各有千秋，因此在市場(chǎng)上呈現(xiàn)百花齊放的獨(dú)特格局。從目前的市場(chǎng)表現(xiàn)來(lái)看，菲林結(jié)構(gòu)由于成熟的工藝和相對(duì)低廉的成本仍然占據(jù)主流市場(chǎng)份額，但主要集中在中低端機(jī)型。

本文主要通過(guò)介紹介紹了觸摸屏的分類、菲林結(jié)構(gòu)觸摸屏的結(jié)構(gòu)圖、FPC邦定工藝、研究菲林結(jié)構(gòu)觸摸屏在實(shí)施邦定工藝工程中的關(guān)鍵點(diǎn)及難點(diǎn)，針對(duì)性的提出了菲林結(jié)構(gòu)觸摸屏FPC邦定工藝裝備的解決方案。

1 觸摸屏分類及電容屏介紹

觸摸屏（Touch screen）又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫(huà)面制造出生動(dòng)的影音效果。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。

電容式觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。目前電容式觸摸屏的感應(yīng)層材質(zhì)一般選用玻璃或PET Film。隨著信利光電2013年研發(fā)出超窄邊框菲林結(jié)構(gòu)電容屏，PET Film結(jié)構(gòu)電容屏以其良好的加工工藝性、低廉的價(jià)格、不輸于其他觸摸屏結(jié)構(gòu)外形尺寸等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)了中低端智能終端的大部分市場(chǎng)。

2 菲林觸摸屏介紹、特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)圖

菲林結(jié)構(gòu)電容屏的優(yōu)勢(shì)為：抗沖擊性能強(qiáng)、質(zhì)量輕、厚度薄、不會(huì)有金屬點(diǎn)。目前某光電公司9.7英寸傳統(tǒng)雙層菲林結(jié)構(gòu)（GFF）電容屏的最小厚度為1.25mm，透光度大于85%，可支持10個(gè)觸摸點(diǎn)。單層菲林結(jié)構(gòu)（GF）具有輕、薄和低成本的特點(diǎn)，大量應(yīng)用于中低端智能手機(jī)，只能做到單點(diǎn)觸摸+手勢(shì)觸控。它的改進(jìn)型單層雙面ITO菲林結(jié)構(gòu)（GF2）電容屏可做到多點(diǎn)觸摸，通過(guò)光透過(guò)率和邊框等可做到與玻璃結(jié)構(gòu)相近，是較理想的電容式觸摸屏方案。目前某光電公司3.2英寸GF電容屏最小厚度現(xiàn)可做到0.85mm，透過(guò)率大于85%。

菲林觸摸屏由X向ITO導(dǎo)電膜和Y向ITO導(dǎo)電膜利用光學(xué)膠貼合而成，所以它與FPC邦定的位置是有高度差的，高度的差值即為導(dǎo)電膜的厚度；并且還有一部分的菲林觸摸屏的X向ITO引線與Y向ITO引線不在一條直線上，呈“品字形”分布。菲林與FPC邦定完成圖，（見(jiàn)圖1）

3菲林觸摸屏邦定工藝流程研究

菲林觸摸屏邦定工藝與LCM邦定工藝基本相同，亦即通過(guò)ACF粘合，F(xiàn)PC對(duì)位、并在一定的溫度、壓力和時(shí)間下熱壓而實(shí)現(xiàn)ITO玻璃與柔性電路板的連接。為了對(duì)應(yīng)菲林的柔性、菲林的引腳區(qū)有高度差以及ITO引線不在一條直線等特點(diǎn)，在完成該工藝流程的過(guò)程中，進(jìn)行了一些針對(duì)性的設(shè)計(jì)：定位方式摒棄了機(jī)械定位方式，消除了因材料柔性原因帶來(lái)的定位不準(zhǔn)確；采用圖像定位系統(tǒng)，不需要接觸產(chǎn)品的邊緣，消除了變形的影響，定位的精確度得到了提升；由于引腳區(qū)有高度差，且呈“品”字形，故ACF預(yù)貼無(wú)法一次完成，需要根據(jù)引腳區(qū)的形狀，進(jìn)行多次預(yù)貼，且ACF壓頭需做成專用的，以適應(yīng)引腳區(qū)的高度差。

4 工藝裝備對(duì)策

4.1 設(shè)備工作流程及布局

料盒上料——移至定位平臺(tái)——視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)位——移至ACF平臺(tái)1——ACF預(yù)貼1——移至ACF平臺(tái)2——ACF預(yù)貼2——移至預(yù)壓吸取位——預(yù)壓平臺(tái)運(yùn)動(dòng)至操作位——FPC對(duì)位——運(yùn)動(dòng)至預(yù)壓位預(yù)壓——運(yùn)動(dòng)預(yù)壓吸取位——移至緩沖平臺(tái)——移至本壓平臺(tái)1——本壓1——移至本壓平臺(tái)2——本壓2——移至出料傳送帶

根據(jù)工藝流程的需求結(jié)合設(shè)備工作流程，該工藝裝備可進(jìn)行如下的布局（如圖2）

4.2關(guān)鍵工藝點(diǎn)的完成通過(guò)以下幾部分特別的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成：

①. 上料料盒及物料分離

上料料盒部分采用四個(gè)角限位，底層電機(jī)上下運(yùn)動(dòng)送料方式；四個(gè)角可以進(jìn)行調(diào)節(jié)適應(yīng)不同尺寸的菲林產(chǎn)品，四邊不接觸產(chǎn)品邊緣，可以避免接觸摩擦造成多層菲林結(jié)構(gòu)被分層破壞。

由于菲林切割完成后邊緣會(huì)有光學(xué)膠溢出，造成多片菲林粘在一起分離困難，上料時(shí)出現(xiàn)一次上多片的現(xiàn)象。為實(shí)現(xiàn)快速可靠的分離，上料機(jī)械手增加了抖動(dòng)功能，在取料過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的分離。在定位臺(tái)安裝傳感器，檢測(cè)上料多片現(xiàn)象，避免多片流入下個(gè)工位。

（1） ACF預(yù)貼部件

該部分采用兩套預(yù)貼結(jié)構(gòu)，一套進(jìn)行中間部分的預(yù)貼；一套進(jìn)行“品”字形兩端的ACF預(yù)貼，這套機(jī)構(gòu)通過(guò)切刀的左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一次拉帶，完成兩次預(yù)貼，減少了一次工作臺(tái)的Y向運(yùn)動(dòng)。這樣的布局安排既實(shí)現(xiàn)了工藝要求，又兼顧了效率，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品工藝需求。（如圖4）

（2）本壓部件

本壓的平整度要求達(dá)到±5μm/100mm，而菲林引腳區(qū)上下兩層結(jié)構(gòu)高度差有0.15mm，一次動(dòng)作無(wú)法完成三段引腳的壓接。為此，我們采用第一層引腳一次壓接，第二層引腳再次壓接的流程來(lái)實(shí)現(xiàn)。壓頭采用一個(gè)“凸”字形，一個(gè)“凹”字形的方式，分別對(duì)應(yīng)“品”字形的引腳區(qū)域（如圖5）

以上幾部分的機(jī)構(gòu)，針對(duì)菲林的特點(diǎn)設(shè)計(jì)，既結(jié)合了LCM模組邦定機(jī)的結(jié)構(gòu)，又針對(duì)性、創(chuàng)新性完成了菲林觸摸屏的生產(chǎn)。

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