中小尺寸ACF邦定機的技術分析

王志誠

(太原風華信息裝備股份有限公司，山西太原 030024)

隨著消費類電子產品市場規模的不斷擴大，目前液晶面板的應用領域也在不斷擴展，除了液晶電視、PC筆記本、平板電腦，手機四大主要應用領域外，導航設備、單反相機和數碼相框成為中小尺寸液晶面板的新興應用領域。隨之而來的是其專用設備的研發及應用，中小尺寸邦定機即在此基礎上應運而生。

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

1 特點及性能指標

1.1 特點

采用PLC控制，動作可靠，操作簡單；

面板觸摸屏可方便地設定ACF帶的長度和邦定時間；

壓頭壓力通過精密調壓閥可調；

切刀壓力通過精密調壓閥可調；

壓頭加熱溫度可調，且左、中、右三處溫度通過溫控儀可分別控制；

具有自動、手動、調試三種模式；

工作臺可 X、Y、Z、θ四向移動；

手動方式可對所有的部件操作，方便機器的調整和使用

靜電消除系統可消除由于在分離ACF時產生的離子靜電。

凈化單元可潔凈在機器內部空間的空氣，符合萬級凈房使用條件；

光柵傳感器可保護操作人員在機器使用過程當中的安全。

1.2 性能指標

適用LCD玻璃尺寸范圍：長10～260 mm，寬30～180 mm；

ACF尺寸范圍：寬1～6 mm，長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邦定機其主要功能是將ACF(異方性導電膠膜)粘貼在LCD panel上，并利用導電粒子連接IC芯片與基板之間的電極使之成為導通，同時又能避免相鄰兩電極間導通短路，而達成只在Z軸方向導通之目的。平時導電粒子在黏合劑中均勻分布，互不接觸，加之有一層不導電的ACF絕緣膜，當對ACF膜加壓、加熱后[一般加壓、加熱分兩次，第一次為臨時貼在產品上60℃～100℃，(3～10)×104 Pa，2～10 s出貨，第二次為部品搭載時約150℃～200℃，(20～40)×104 Pa，10～20 s]導電粒子絕緣膜破裂，并互相在有線路的部分(因為較無線路部分突起)擠壓在一起，形成導通，被擠壓后的導電粒子體積是原來的3～4倍(導電粒子體積不變，差別在于原本是球體狀，經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電粒子），加熱使黏合劑固化，保持導通狀態。一般導通部分電阻在10 Ω以下，未導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 主要結構

中小尺寸ACF邦定機主要由機械系統、氣動系統、電氣硬件系統、軟件控制系統組成，如圖1所示。

圖1 ACF邦定機整機示意圖

傳送部件：可將工作臺在X向運動，由電機驅動絲杠進行往復運動，精度高，速度快，并配以導軌輔助其運動。

壓頭機構：采用低摩擦雙行程氣缸，首段負責控制行程，可快速，次段負責壓力控制，可通過精密調壓閥調節所需壓力。整個壓頭機構輔助以導軌保證其運動軌跡。壓頭調節機構采用螺釘拖拽式，由于整體結構需要，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節，見圖2。壓頭整體溫度的提升可通過分布均勻的加熱管實現，并在加熱管附近位置安裝有熱電偶，通過溫控儀實時反應溫度變化情況，并可做出相應的溫度補償，以保證整個壓頭各處溫度等同，整體壓接時平整度滿足≤5 μm。為滿足各個用戶廠商的工藝需求，安裝有緩沖材調節機構，適用于不同尺寸的緩沖材安裝。如圖3、圖4所示

調整臺機構：采用進出式調整機構，通過氣缸和導軌并輔助以限位螺釘調節Y向，保證其重復精度。X向與Z向通過調節交叉滾子導軌來實現控制其位移精度，θ向采用轉盤式結構，通過調節可自由靈活旋轉，以適應不同角度偏差（如圖5）。且通過進出式切刀機構往復運動切斷ACF。

圖2 壓頭機構

圖3 溫度特性圖

圖4 壓力特性圖

圖5 調整臺機構

3 影響綁定效果的主要因素

3.1 導向機構定位

導向機構與剝離機構一體化，通過氣缸帶動定位導輪及剝離桿進行ACF帶分離，其中定位導輪由小徑軸承帶動旋轉，減少發塵，便于調整，且要求ACF帶位置與壓頭前端位置平齊，整體掛帶機構處于同一平面，以保證Y向精度±0.15 mm。

3.2 拉帶精度

拉帶機構由主動輪與壓帶輪結構組成，其中主動輪由電機驅動進行逆時針旋轉且不可逆轉，壓帶輪通過拉簧機構與限位機構與主動輪接觸緊密且壓接牢靠，保證在任何位置處無縫隙，手動無法抽動ACF帶，以保證拉帶精度±0.15 mm。

3.3 切刀刀口位置

進出式切刀機構的調整是影響綁定效果的一項關鍵步驟，是指將切刀調整到恰好可以剪斷ACF導電膜而不切斷整個ACF帶的一個過程，其中，刀口位置的調整又是影響綁定效果的重要環節，通過移動坐標調整臺手工調整，將ACF切斷處調整到與壓頭最左側位置完全重合，否則在熱壓綁定過程中會出現折帶或扯帶現象，將嚴重影響其綁定效果。此外，ACF切刀口的刀痕位置處在放大鏡下觀察應平直且無毛刺現象，以保證X向精度±0.15 mm。

4 結束語

本文主要針對中小尺寸邦定機的主要結構及影響其綁定效果的原因進行了總結與分析，并提出了所需的解決方案。該設備結構合理，運行可靠，已實現大批量生產，反響效果良好。

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[2] 成大先.機械設計手冊 第五版[M].北京：化學工業出版社，2007.

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