高精度FPC金手指激光切割

1、高精度FPC金手指激光切割技術(shù)摘要本文描述柔性線路板生產(chǎn)對(duì)金手指外形加工精度的主要影響因素：線路板材料漲縮性。通過(guò)測(cè)量不同漲縮率線路板的切割精度，繪制出FPC板漲縮和精度曲線圖：樣線路板漲縮率增大，切割偏差增大，漲縮率超過(guò)0.8%。后，切割精度達(dá)不到土0.05mm的要求。以金手指邊為定位基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行畸變校正補(bǔ)償，保證切割精度。關(guān)鍵詞金手指，加工精度，漲縮，定位點(diǎn)AbstractItisdescribedthatmaineffectofflexiblecircuitproductiononcuttingprecision:FPCmaterialExpansionandcontraction.By

2、measuringprocessdeviationofFPCwithdifferentexpansion-extractionratio,curveofexpansion-extractionandcuttingprecisionisprotracted.Inthecurve,cuttingprecisionturnsworsebyrisingofexpansion-extractionratio.Whenexpansion-extractionratioisbiggerthan0.8%o,thecuttingprecisionisnotfittechnicalcharactitcsof805

3、mm.Meanwhile,theprocessprecisioniscontrolledbyusinggoldfingeredgesaspositioningpointstorepairprofiledeviation.KeywordsGoldfinger,Processprecision,expansionandextraction,positioningpoint.前言便攜式產(chǎn)品需求的增長(zhǎng)，推動(dòng)著線路板從單面不斷地發(fā)展到雙面、多層、撓性以及剛撓結(jié)合板，并不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展。撓性線路板（FPC板）基材為銅，需要在線路覆蓋一層覆蓋膜，覆蓋膜材料一般為聚酰亞胺，熱固膠在高溫

4、下將覆蓋膜與線路板緊密結(jié)合，壓合在線路板表面起到保護(hù)作用。而FPC板生產(chǎn)的后期需要加工外形，在外形處有一排金手指用于與其他電子產(chǎn)品進(jìn)行連接。線路板連接的可靠性對(duì)激光切割精度更嚴(yán)更高。目前批量加工FPC外形的方法是沖切方法，小批量FPC和FPC樣品主要運(yùn)用激光切割加工。迄今為止，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有多家廠商開(kāi)發(fā)出UV激光切割機(jī)用于制作FPC樣品，而FPC板金手指外形常用白切割方法：MARKC識(shí)別法和字符識(shí)別法，未有文獻(xiàn)報(bào)道金手指邊識(shí)別法，而這個(gè)方法使得FPC板激光切割的操作更方便更簡(jiǎn)單，切割精度也更高。本文通過(guò)FPC板的生產(chǎn)工藝，為解決由漲縮造成FPC板切割偏差的問(wèn)題，使用現(xiàn)有激光加工設(shè)備，應(yīng)用CCDR

5、別新金手指邊的方法，補(bǔ)償漲縮變形大的線路板尺寸，控制外形切割在精度要求之內(nèi)。.FPC板生產(chǎn)工藝與漲縮原理FPC線路板主要分為單面和雙面線路板，雙面線路板是從單面板發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品，單面FPC板的生產(chǎn)流程如下：粘貼補(bǔ)強(qiáng)板其中圖形生成流程:FPC板的材料主要有：銅基板、保護(hù)膜材料和PI補(bǔ)強(qiáng)。FPC板生產(chǎn)流程的每個(gè)工序會(huì)影響線路板外形漲縮，而其中漲縮的原理：由銅基材、聚酰亞胺和PI補(bǔ)強(qiáng)等構(gòu)成的線路板，層壓過(guò)程需要將材料溫度升到170c以上，冷卻后因銅與聚酰亞胺的漲縮差異而出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，破壞材料平衡力后，基材出現(xiàn)收縮變形，造成基材線路圖形失真，造成FPC線路板的漲縮不均。FPC板的漲縮不均，易造成外形加工

6、精度達(dá)不到要求。本文應(yīng)用外形激光切割技術(shù)，測(cè)量出不同漲縮率線路板的切割偏差值，繪制出激光切割的漲縮-精度曲線，再通過(guò)漲縮-精度曲線，針對(duì)漲縮率大的FPC板，應(yīng)用新CCD基準(zhǔn)點(diǎn)識(shí)別技術(shù)，對(duì)FPC板進(jìn)行畸變校正，達(dá)到提高FPC板金手指加工精度目的。.實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備FPC板10張，ASIDAJG13UV激光切割機(jī)，影像投影儀(二次元).實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)先測(cè)量激光設(shè)備的切割精度，判斷設(shè)備是否達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求。再選取切割幾種漲縮率的線路板后，測(cè)量切割精度，繪制出漲縮率和切割精度的曲線。設(shè)備的精度測(cè)試切割加工前先進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和切割精度進(jìn)行測(cè)試。測(cè)量方法：測(cè)量邊到邊的距離，再減去對(duì)應(yīng)的理論值即得到偏差值

7、。三次分別在線路板切割，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下：表一、設(shè)備切割精度表理論值(mm)測(cè)量值(mm)Bit(mm)理論值(mm)測(cè)量值(mm)Bit(mm)理論值(mm)測(cè)量值(mm)Bit(mm)0.7700.7710.0010.7700.766-0.0040.7700.765-0.0050.9500.9530.0030.9500.9580.0080.9500.949-0.0013.1503.146-0.0043.1503.130-0.023.1503.147-0.0031.9001.9060.0061.9001.9040.0041.9001.899-0.00115.00014.996-0.00415.

8、00015.0090.00915.00015.0030.003力差值0.005平均偏差值0.005從數(shù)據(jù)表得出，切割方差值為5微米，加工精度符合要求，設(shè)備處于正常狀態(tài)。4.2不同漲縮樣板的切割精度在線路板生產(chǎn)過(guò)程中，因?yàn)槠窗?、電鍍、層壓和高低溫差的原因造成樣板的漲縮變形。激光設(shè)備有FPC板漲縮補(bǔ)償技術(shù)，但是當(dāng)FPC板的漲縮變形過(guò)大，無(wú)法控制切割外形精度在客戶的要求范圍內(nèi)。為了測(cè)量不同漲縮率的FPC板切割精度，分別選取7種漲縮率0.1%。、0.2%。、0.5%。、0.8%。、1.0%。、2.0%。和3.0%。的線路板材料，經(jīng)過(guò)定位后，激光切割外形，再用二次元測(cè)量切割尺寸，與圖形理論值相比，計(jì)算出

9、偏差值，然后統(tǒng)計(jì)出平均偏差值和方差。圖1FPC漲縮率-切割精度曲線FPC板漲縮率和切割精度曲線0.090*方差值平均偏差值0.0800.0700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.000求求演g0co。一FPC板漲縮率FPC板漲縮率和切割精度曲線圖表明，當(dāng)漲縮率小于0.8%。，切割精度在土0.05mm范圍內(nèi)波動(dòng)。隨著漲縮率的增大，平均切割偏差值和方差值都增加，當(dāng)漲縮率大于0.8%。時(shí)，切割精度達(dá)不到土0.05mm的客戶要求。漲縮率大于0.8%。，切割平均偏差值超過(guò)0.020mm且方差值大于0.025mm=這表明漲縮率超過(guò)0.8%。后，F(xiàn)PC板切割精度無(wú)法滿足外形土0.

10、05mm的精度要求。將漲縮率大于0.8%oFPC板的切割精度控制在土0.05mm范圍內(nèi)，成為激光切割加工的一個(gè)難題。國(guó)內(nèi)有文獻(xiàn)報(bào)道，用軟件算法理論補(bǔ)償線路板的變形來(lái)提高切割精度，卻未測(cè)算出切割加工精度數(shù)據(jù)。4.3漲縮率大于0.8%。的FPC板切割技術(shù)據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)和線路板廠商品質(zhì)要求，F(xiàn)PC板金手指的關(guān)鍵尺寸是金手指尺寸和手指到邊的距離。當(dāng)定位系統(tǒng)以金手指邊為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行畸形校正計(jì)算，可消減線路板漲縮過(guò)大引起金手指檢驗(yàn)尺寸和邊距的偏差（如圖2所示），從而保證切割的精度。圖2FPC金手指切割外形實(shí)驗(yàn)使用的激光切割機(jī)定位系統(tǒng)的分辨率為土3pm,清晰地判別金手指和普通板材之間的界線，為工件的畸形校正補(bǔ)償提

11、供精確基準(zhǔn)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)線路板生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證，新激光切割技術(shù)能控制漲縮率大有變形的FPC板外形尺寸精度，圖3為符合金手指切割偏差土0.05mm的應(yīng)用實(shí)例。圖3金手指高精度切割效果5、總結(jié)本文統(tǒng)計(jì)激光切割機(jī)切割不同漲縮率線路板的尺寸偏差，分析測(cè)量數(shù)據(jù)，總結(jié)出FPC板的漲縮大于0.8%。時(shí)，不能控制切割精度在尺寸公差土0.05mm范圍。為解決漲縮變形量大線路板的切割精度問(wèn)題，本文應(yīng)用新CCD系統(tǒng)識(shí)別金手指新定位基準(zhǔn)點(diǎn)，補(bǔ)償畸變量，控制成品板的外形精度。參考文獻(xiàn)123梁志立，中國(guó)FPC的現(xiàn)狀與未來(lái)，印制電路信息,宗哲堅(jiān)，柔性電路的應(yīng)用和制造，電子工藝技術(shù)，吳志輝，雙面柔性線路板的生產(chǎn)工藝，絲網(wǎng)印刷，2005,No.4:P11-151986,No.111998,No.3:P194熊祥玉，印制電路板外形加工工藝新議，電子工藝技術(shù),1999,No2P61-645呂洪杰，UV激光切割撓性電路覆蓋膜的應(yīng)用研究，印制電路信息，2010,No.116江正全，板材補(bǔ)償系數(shù)淺談