中小尺寸ACF邦定機(jī)的技術(shù)分析

王志誠(chéng)

(太原風(fēng)華信息裝備股份有限公司，山西太原 030024)

隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，目前液晶面板的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，除了液晶電視、PC筆記本、平板電腦，手機(jī)四大主要應(yīng)用領(lǐng)域外，導(dǎo)航設(shè)備、單反相機(jī)和數(shù)碼相框成為中小尺寸液晶面板的新興應(yīng)用領(lǐng)域。隨之而來的是其專用設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用，中小尺寸邦定機(jī)即在此基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生。

液晶面板前景廣闊，綠色，環(huán)保，安全已成趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上配備了空氣凈化單元，靜電消除系統(tǒng)以及安全光柵，大大滿足了液晶面板廠商的需求。

1 特點(diǎn)及性能指標(biāo)

1.1 特點(diǎn)

采用PLC控制，動(dòng)作可靠，操作簡(jiǎn)單；

面板觸摸屏可方便地設(shè)定ACF帶的長(zhǎng)度和邦定時(shí)間；

壓頭壓力通過精密調(diào)壓閥可調(diào)；

切刀壓力通過精密調(diào)壓閥可調(diào)；

壓頭加熱溫度可調(diào)，且左、中、右三處溫度通過溫控儀可分別控制；

具有自動(dòng)、手動(dòng)、調(diào)試三種模式；

工作臺(tái)可 X、Y、Z、θ四向移動(dòng)；

手動(dòng)方式可對(duì)所有的部件操作，方便機(jī)器的調(diào)整和使用

靜電消除系統(tǒng)可消除由于在分離ACF時(shí)產(chǎn)生的離子靜電。

凈化單元可潔凈在機(jī)器內(nèi)部空間的空氣，符合萬級(jí)凈房使用條件；

光柵傳感器可保護(hù)操作人員在機(jī)器使用過程當(dāng)中的安全。

1.2 性能指標(biāo)

適用LCD玻璃尺寸范圍：長(zhǎng)10～260 mm，寬30～180 mm；

ACF尺寸范圍：寬1～6 mm，長(zhǎng)5～250 mm；使用偏光片厚度 （下偏光片厚度）：0～1.0 mm；

平均操作時(shí)間：10秒/段；

粘接精度：X軸：±0.15 mm Y軸：±0.15 mm

電源電壓：AC 220 V/50 Hz，700 W；

氣源：0.5 MPa。

1.3 工作原理

ACF邦定機(jī)其主要功能是將ACF(異方性導(dǎo)電膠膜)粘貼在LCD panel上，并利用導(dǎo)電粒子連接IC芯片與基板之間的電極使之成為導(dǎo)通，同時(shí)又能避免相鄰兩電極間導(dǎo)通短路，而達(dá)成只在Z軸方向?qū)ㄖ康?。平時(shí)導(dǎo)電粒子在黏合劑中均勻分布，互不接觸，加之有一層不導(dǎo)電的ACF絕緣膜，當(dāng)對(duì)ACF膜加壓、加熱后[一般加壓、加熱分兩次，第一次為臨時(shí)貼在產(chǎn)品上60℃～100℃，(3～10)×104 Pa，2～10 s出貨，第二次為部品搭載時(shí)約150℃～200℃，(20～40)×104 Pa，10～20 s]導(dǎo)電粒子絕緣膜破裂，并互相在有線路的部分(因?yàn)檩^無線路部分突起)擠壓在一起，形成導(dǎo)通，被擠壓后的導(dǎo)電粒子體積是原來的3～4倍(導(dǎo)電粒子體積不變，差別在于原本是球體狀，經(jīng)過熱壓後變成類似圓餅狀，讓上下電極有更多的面積接觸到導(dǎo)電粒子），加熱使黏合劑固化，保持導(dǎo)通狀態(tài)。一般導(dǎo)通部分電阻在10 Ω以下，未導(dǎo)通部分相鄰端子間在100 MΩ以上。在此，我們只討論第一次熱壓的工作原理。

2 主要結(jié)構(gòu)

中小尺寸ACF邦定機(jī)主要由機(jī)械系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣硬件系統(tǒng)、軟件控制系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1 ACF邦定機(jī)整機(jī)示意圖

傳送部件：可將工作臺(tái)在X向運(yùn)動(dòng)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，精度高，速度快，并配以導(dǎo)軌輔助其運(yùn)動(dòng)。

壓頭機(jī)構(gòu)：采用低摩擦雙行程氣缸，首段負(fù)責(zé)控制行程，可快速，次段負(fù)責(zé)壓力控制，可通過精密調(diào)壓閥調(diào)節(jié)所需壓力。整個(gè)壓頭機(jī)構(gòu)輔助以導(dǎo)軌保證其運(yùn)動(dòng)軌跡。壓頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用螺釘拖拽式，由于整體結(jié)構(gòu)需要，采取螺釘間距30 mm布置，可使壓頭每一處充分受力而不變形且易于調(diào)節(jié)，見圖2。壓頭整體溫度的提升可通過分布均勻的加熱管實(shí)現(xiàn)，并在加熱管附近位置安裝有熱電偶，通過溫控儀實(shí)時(shí)反應(yīng)溫度變化情況，并可做出相應(yīng)的溫度補(bǔ)償，以保證整個(gè)壓頭各處溫度等同，整體壓接時(shí)平整度滿足≤5 μm。為滿足各個(gè)用戶廠商的工藝需求，安裝有緩沖材調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，適用于不同尺寸的緩沖材安裝。如圖3、圖4所示

調(diào)整臺(tái)機(jī)構(gòu)：采用進(jìn)出式調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過氣缸和導(dǎo)軌并輔助以限位螺釘調(diào)節(jié)Y向，保證其重復(fù)精度。X向與Z向通過調(diào)節(jié)交叉滾子導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)控制其位移精度，θ向采用轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)可自由靈活旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不同角度偏差（如圖5）。且通過進(jìn)出式切刀機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)切斷ACF。

圖2 壓頭機(jī)構(gòu)

圖3 溫度特性圖

圖4 壓力特性圖

圖5 調(diào)整臺(tái)機(jī)構(gòu)

3 影響綁定效果的主要因素

3.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)定位

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與剝離機(jī)構(gòu)一體化，通過氣缸帶動(dòng)定位導(dǎo)輪及剝離桿進(jìn)行ACF帶分離，其中定位導(dǎo)輪由小徑軸承帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，減少發(fā)塵，便于調(diào)整，且要求ACF帶位置與壓頭前端位置平齊，整體掛帶機(jī)構(gòu)處于同一平面，以保證Y向精度±0.15 mm。

3.2 拉帶精度

拉帶機(jī)構(gòu)由主動(dòng)輪與壓帶輪結(jié)構(gòu)組成，其中主動(dòng)輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)且不可逆轉(zhuǎn)，壓帶輪通過拉簧機(jī)構(gòu)與限位機(jī)構(gòu)與主動(dòng)輪接觸緊密且壓接牢靠，保證在任何位置處無縫隙，手動(dòng)無法抽動(dòng)ACF帶，以保證拉帶精度±0.15 mm。

3.3 切刀刀口位置

進(jìn)出式切刀機(jī)構(gòu)的調(diào)整是影響綁定效果的一項(xiàng)關(guān)鍵步驟，是指將切刀調(diào)整到恰好可以剪斷ACF導(dǎo)電膜而不切斷整個(gè)ACF帶的一個(gè)過程，其中，刀口位置的調(diào)整又是影響綁定效果的重要環(huán)節(jié)，通過移動(dòng)坐標(biāo)調(diào)整臺(tái)手工調(diào)整，將ACF切斷處調(diào)整到與壓頭最左側(cè)位置完全重合，否則在熱壓綁定過程中會(huì)出現(xiàn)折帶或扯帶現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響其綁定效果。此外，ACF切刀口的刀痕位置處在放大鏡下觀察應(yīng)平直且無毛刺現(xiàn)象，以保證X向精度±0.15 mm。

4 結(jié)束語

本文主要針對(duì)中小尺寸邦定機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及影響其綁定效果的原因進(jìn)行了總結(jié)與分析，并提出了所需的解決方案。該設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行可靠，已實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，反響效果良好。

[1] 菅衛(wèi)娟.ABD-100 ACF邦定機(jī)溫度控制方案的設(shè)計(jì)[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2009，12:39-41.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第五版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3] SMC(中國(guó))有限公司.氣動(dòng)元件選型手冊(cè)[M].北京：SMC(中國(guó))有限公司，2011.