中小尺寸ACF邦定机的技术分析

王志诚

(太原风华信息装备股份有限公司，山西太原 030024)

随着消费类电子产品市场规模的不断扩大，目前液晶面板的应用领域也在不断扩展，除了液晶电视、PC笔记本、平板电脑，手机四大主要应用领域外，导航设备、单反相机和数码相框成为中小尺寸液晶面板的新兴应用领域。随之而来的是其专用设备的研发及应用，中小尺寸邦定机即在此基础上应运而生。

液晶面板前景广阔，绿色，环保，安全已成趋势，在此基础上配备了空气净化单元，静电消除系统以及安全光栅，大大满足了液晶面板厂商的需求。

1 特点及性能指标

1.1 特点

采用PLC控制，动作可靠，操作简单；

面板触摸屏可方便地设定ACF带的长度和邦定时间；

压头压力通过精密调压阀可调；

切刀压力通过精密调压阀可调；

压头加热温度可调，且左、中、右三处温度通过温控仪可分别控制；

具有自动、手动、调试三种模式；

工作台可 X、Y、Z、θ四向移动；

手动方式可对所有的部件操作，方便机器的调整和使用

静电消除系统可消除由于在分离ACF时产生的离子静电。

净化单元可洁净在机器内部空间的空气，符合万级净房使用条件；

光栅传感器可保护操作人员在机器使用过程当中的安全。

1.2 性能指标

适用LCD玻璃尺寸范围：长10～260 mm，宽30～180 mm；

ACF尺寸范围：宽1～6 mm，长5～250 mm；使用偏光片厚度 （下偏光片厚度）：0～1.0 mm；

平均操作时间：10秒/段；

粘接精度：X轴：±0.15 mm Y轴：±0.15 mm

电源电压：AC 220 V/50 Hz，700 W；

气源：0.5 MPa。

1.3 工作原理

ACF邦定机其主要功能是将ACF(异方性导电胶膜)粘贴在LCD panel上，并利用导电粒子连接IC芯片与基板之间的电极使之成为导通，同时又能避免相邻两电极间导通短路，而达成只在Z轴方向导通之目的。平时导电粒子在黏合剂中均匀分布，互不接触，加之有一层不导电的ACF绝缘膜，当对ACF膜加压、加热后[一般加压、加热分两次，第一次为临时贴在产品上60℃～100℃，(3～10)×104 Pa，2～10 s出货，第二次为部品搭载时约150℃～200℃，(20～40)×104 Pa，10～20 s]导电粒子绝缘膜破裂，并互相在有线路的部分(因为较无线路部分突起)挤压在一起，形成导通，被挤压后的导电粒子体积是原来的3～4倍(导电粒子体积不变，差别在于原本是球体状，经过热压後变成类似圆饼状，让上下电极有更多的面积接触到导电粒子），加热使黏合剂固化，保持导通状态。一般导通部分电阻在10 Ω以下，未导通部分相邻端子间在100 MΩ以上。在此，我们只讨论第一次热压的工作原理。

2 主要结构

中小尺寸ACF邦定机主要由机械系统、气动系统、电气硬件系统、软件控制系统组成，如图1所示。

图1 ACF邦定机整机示意图

传送部件：可将工作台在X向运动，由电机驱动丝杠进行往复运动，精度高，速度快，并配以导轨辅助其运动。

压头机构：采用低摩擦双行程气缸，首段负责控制行程，可快速，次段负责压力控制，可通过精密调压阀调节所需压力。整个压头机构辅助以导轨保证其运动轨迹。压头调节机构采用螺钉拖拽式，由于整体结构需要，采取螺钉间距30 mm布置，可使压头每一处充分受力而不变形且易于调节，见图2。压头整体温度的提升可通过分布均匀的加热管实现，并在加热管附近位置安装有热电偶，通过温控仪实时反应温度变化情况，并可做出相应的温度补偿，以保证整个压头各处温度等同，整体压接时平整度满足≤5 μm。为满足各个用户厂商的工艺需求，安装有缓冲材调节机构，适用于不同尺寸的缓冲材安装。如图3、图4所示

调整台机构：采用进出式调整机构，通过气缸和导轨并辅助以限位螺钉调节Y向，保证其重复精度。X向与Z向通过调节交叉滚子导轨来实现控制其位移精度，θ向采用转盘式结构，通过调节可自由灵活旋转，以适应不同角度偏差（如图5）。且通过进出式切刀机构往复运动切断ACF。

图2 压头机构

图3 温度特性图

图4 压力特性图

图5 调整台机构

3 影响绑定效果的主要因素

3.1 导向机构定位

导向机构与剥离机构一体化，通过气缸带动定位导轮及剥离杆进行ACF带分离，其中定位导轮由小径轴承带动旋转，减少发尘，便于调整，且要求ACF带位置与压头前端位置平齐，整体挂带机构处于同一平面，以保证Y向精度±0.15 mm。

3.2 拉带精度

拉带机构由主动轮与压带轮结构组成，其中主动轮由电机驱动进行逆时针旋转且不可逆转，压带轮通过拉簧机构与限位机构与主动轮接触紧密且压接牢靠，保证在任何位置处无缝隙，手动无法抽动ACF带，以保证拉带精度±0.15 mm。

3.3 切刀刀口位置

进出式切刀机构的调整是影响绑定效果的一项关键步骤，是指将切刀调整到恰好可以剪断ACF导电膜而不切断整个ACF带的一个过程，其中，刀口位置的调整又是影响绑定效果的重要环节，通过移动坐标调整台手工调整，将ACF切断处调整到与压头最左侧位置完全重合，否则在热压绑定过程中会出现折带或扯带现象，将严重影响其绑定效果。此外，ACF切刀口的刀痕位置处在放大镜下观察应平直且无毛刺现象，以保证X向精度±0.15 mm。

4 结束语

本文主要针对中小尺寸邦定机的主要结构及影响其绑定效果的原因进行了总结与分析，并提出了所需的解决方案。该设备结构合理，运行可靠，已实现大批量生产，反响效果良好。

[1] 菅卫娟.ABD-100 ACF邦定机温度控制方案的设计[J].电子工业专用设备，2009，12:39-41.

[2] 成大先.机械设计手册 第五版[M].北京：化学工业出版社，2007.

[3] SMC(中国)有限公司.气动元件选型手册[M].北京：SMC(中国)有限公司，2011.