基于视觉对位技术的柔板STR工艺
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直击高新技术Technology Application・科技应用
基于视觉对位技术的柔板STR_T_艺
薛炜浙江省麦禾电子有限公司
陆继芬江苏省张家港市农村商业银行德积支行元丰分理处 百家争鸣
摘要:借鉴目前FPC行业中较为先进的RTR(Roll to Roll卷对卷)制作工艺,延用Panel钻孔、镀铜工艺路线,在线
路制作阶段使用干膜压合将单张材料连接成卷(STR…一;Sheet to Rol1),然后RTR整卷曝光,后续RTS(Roll to
Sheet)显影,然后按正常流程蚀刻去膜,继续后续流程。该制程利用了视觉对位技术,使得RTR曝光能够实现,改善
线路良率的同时,对前制程设备的投入泪对较少,节约资金投入。
关键词:FPC RTR STR视觉对位
一、背景资料 FPC(Flexible printed circuit)是柔性线路板的英文缩写,它是
PCB(Printed Circuit Board)印制电路板的一个独特分支,因材料的
轻薄、可扰性,使得FPC在电子工业中发展趋势日益壮大。客户对良
率的要求变得越来越高,后流程对SMT及组装的高品质要求迫使
FPC ̄J造商寻找特殊工艺流程来改善制程,提高良率,其中线路开
短路是FPC的主要次品类型。改善线路良率是提高FPC整体良率的
关键。
RTR ̄'j造工艺因自动化设计,人为影响因素减少,特备是减少
柔板皱褶及底片定点异物方面有比较大的优势,能够大幅提升线路
良率。目前有实力的FPC ̄,J造商纷纷对RTRI艺进行研究并加大设
备投入,期望在线路良率方面胜人一筹。
二、RTR&STR工艺流程介绍 普通双面板制造工艺主流程如下
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我们关注前制程部分,从下料到线路蚀刻完成。如果完全使
用RTR工艺,则我们需要在设备方面有相应的配套,其中包括RTR
Laser ̄L、RTR除胶渣、RTR黑孔、RTR镀铜、RTR前处理、RTR贴
干膜、RTR曝光、RTR DES及RTS裁切。该制程良率高、自动化程度
高,适合大批量作业。RTR对设备的要求同样很高,其中激光钻孔、
RTR水平镀铜线、RTR曝光机等设备动辄数百万投入甚至千万,一
般的FPC小厂很难承受。
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如果采用STR工艺,则钻孔可使用普通机械钻机、镀铜工艺沿
用龙门电镀,如果想升级,可采用VCP(Vertical Continual Plating)
垂直连续镀铜可以获得较高的镀铜品质,即镀铜均匀性与柔板平整
度。而设备投入方面,FPC普通VCP要 ̄LRTR水平镀铜便宜很多,机
械钻孔比激光钻孔成本下降、效率提高数倍。这样的配置,设备通用
作者简介:薛炜,浙江龙威电子科技有限公司,总经办,技术顾问。 性好,机器利用率能得到保障,而关键的线路部分良率也能得到较
大的提升。这种工艺流程适合普通机械钻通孔板设计,且线路密集、
PCS数较少的排版项目。
STR工艺制成方法需要在干膜压合时将分散的片状FPC连接
成卷,然后进行RTR曝光。在这过程中,干膜是卷料RTR的载体,柔
板的排列摆放位置是整个制程的关键。视觉定位、视觉对位技术是
该技术能够实现的技术保障。
三、视觉定位技术与sTR工艺的实现
视觉自动对位技术的基本原理是通过CCD将采集到的实物图
像传输到PLC图像处理系统,通过图像处理对位软件计算出偏移位
置及角度,然后反馈给外部平台运动控制器,通过精密伺服驱动完
成位置纠偏功能。精度可以人工设置,超出精度范围,系统无法完成
即报警告知,可以修改精度设置或减少对位点,强制曝光。
一一
曝光对位前 曝光对证后
RTR曝光机使用四个CCD摄像机,对柔板的四角曝光对位孔
与底片Ma rk点进行比对,通过PLC程序及图像处理软件将坐标偏
移及角度偏差反馈给驱动伺服马达,由丝杆精密移动及角度旋转移
动曝光底片框架,达到最终精确对位要求,完成曝光动作(如上述图
例)。 RTR曝光机的视觉自动对位能力依赖于相机像素、镜头焦距,
同样对视觉摄像范围也有较高要求,曝光机的平台移动不可能超出
定的规格要求。要达到快速自动对位目标,需要FPC柔板排列整
齐,步幅一致,调整幅度在合理范围内,否则报警频繁,生产效率也
就无法得到提高。
实现STR工艺需要各流程严格管控。
首先是钻孔工位,钻孔包板一定要整齐。采用左下角靠边管理,
统一钻孔程序,保证四角的曝光对位孔相对稳定,没有大的偏离。
其次是镀铜及后序生产中减少柔板褶皱及翘曲,使用VCP镀
铜可以达到理想的效果。
第三,在贴干膜时需要区分柔板进板方向。钻孔设计防呆孔,如
LRC角设计。
第四,STR贴膜机需要合理设计柔板间距。贴膜机采用CCD摄
像头调整FPC位置及角度,保证前后FPC在同一直线上,蛇形走板
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消费导刊・201 5年1 2月刊
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图4涤竹混纺衬衫、涤棉混纺衬衫面料的芯吸性
由图可知:涤竹面料的导湿效果比涤棉的导湿效果好。相同条
件下再生纤维素纤维的吸湿性与透湿性都要比大部分纤维的要好。 (四)竹纤维面料的悬垂性能测试
_
图5涤竹混纺衬衫、涤棉混纺衬衫面料的悬垂性
由图可知:涤竹面料的悬垂系数都小一些,悬垂系数越小,织物
越柔软,这和竹纤维的分子内部结构相适应。
(五)竹纤维面料的抗紫外线性能测试
图6涤竹混纺衬衫、涤棉混纺衬衫面料的防紫外线功能
(上接395页) 方式是RTR曝光的最大忌讳(见下图例),否则将出现曝光警报或效
率低下。
第五,STR及RTR需要维持稳定的张力系统。
sTR热辊压膜(oK)
%TR热辊压膜 G
四、批量测试及结果分析
我司有一款料LJ01 2,设计线宽线2.0/2.0mil.正反面线路密集, ● 百家争鸣
图7涤竹混纺衬衫、涤棉混纺衬衫面料的防紫外线功能
综上纺织品紫外线透过率和防紫外线性能的参数论述和实验
数据,可以知道涤竹的UPF值最大,达到了500,涤竹对于紫外线的
防护效果比涤棉混纺面料强很多。再结合2种面料的UVAgRUVB ̄
以明显看出,对于UVA的透过率,涤竹的最小,达到了防紫外线产品
的要求。
三、结论
通过对涤竹衬衫面料和涤棉衬衫面料性能的测试可知,涤竹混
纺织物用于衬衫面料时有相对更佳:良好的吸湿透湿性、较好悬垂
性、天然抗紫外线等。
每张板排版8PCS,导通孔为6mIl,1/3OZ铜材全板镀铜。采用常规工
艺流程,线路蚀刻后的AOI不良率平均高达25%,其中短路,开路次
品居高不下,定点次品难以根除。尝试利用VCP镀铜及STR工艺,线
路不良得到大幅改善,AOl及ET不良控制在6%~8%。如果能使用玻
璃底片RTR曝光,或 ̄JLDI RTR曝光,良率还会有所提升。
通过分析比较,STR工艺得益于压膜、曝光工位的改善,柔板褶
皱、底片定点的控制,同时柔板表面的干膜碎片减少,因为压膜后不
需切割成单片。此外RTS显影减少了人工撕MYLAR膜。
五、小结 (1)视觉对位技术,结合STRZ.艺制程,可以将部分FPC柔板精
密线路良率大幅提高
(2)STR技术相对RTR制程设备投入较少,通用性较强。是未
来中小型FPC厂商的理想选择。
(3)STRT艺还有待进一步研究,尤其在热辊压膜工位,对柔板
的串联要求较高,视觉对位技术对变异幅度较大的FPC处理能力有
待提高。
消费导刊・201 5年1 2,9刊
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