光學(xué)指紋產(chǎn)品用FPCB鋼片壓合的研究

李偉榮 呂自力 劉建軍

（珠海元盛電子科技股份有限公司，廣東 珠海 519060）

曾憲悉 楊先衛(wèi)

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 516029）

0 前言

隨著2018年手機(jī)市場全面屏興起，傳統(tǒng)的正面普通指紋已經(jīng)滿足不了手機(jī)空間布局，因此，各手機(jī)廠家逐步使用屏下指紋技術(shù)替代普通指紋識別技術(shù)成為必然趨勢。

而屏下光學(xué)指紋較普通光學(xué)指紋產(chǎn)品，在技術(shù)上有著截然不同的差異點(diǎn)?？蛻粼诹慨a(chǎn)組裝過程中發(fā)現(xiàn)光學(xué)指紋產(chǎn)品接合金線區(qū)域的撓性板（FPCB）邊緣存在塌陷異常，導(dǎo)致該位置封裝蓋子邊緣溢膠不良，因此要求供應(yīng)商嚴(yán)格管控邊緣塌陷?，F(xiàn)在重點(diǎn)從材料、壓制方法、離型材料、設(shè)備等方面進(jìn)行一系列地分析，研究鋼片貼合后可靠性能否滿足要求。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)背景

客戶提出光學(xué)指紋產(chǎn)品壓制后板邊塌陷要求，測試位置及標(biāo)準(zhǔn)須進(jìn)行如下管控（如圖1、表1）。

現(xiàn)狀鋼片邊緣塌陷無法滿足客戶需求，為達(dá)到客戶要求，從設(shè)備類型、離型材料、鋼片背膠及接地開窗設(shè)計等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計，以期在制程上解決該異常不良。

圖1

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計與效果

1.3.1 驗(yàn)證普通快壓機(jī)壓合效果

（1） 實(shí)驗(yàn)測試方案如表2，疊構(gòu)如圖2。測試接地阻值、塌陷值、剝離強(qiáng)度。

（2） 每種實(shí)驗(yàn)方案收集32件的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果（見表3）。

（3）小結(jié)

①使用快壓機(jī)生產(chǎn)時，塌陷值均超標(biāo)，無法滿足客戶要求；且實(shí)壓壓力在0.4 Mpa～9.8 Mpa時，實(shí)壓壓力越小，板邊的塌陷值越?。?/p>

表1 FPCB鋼片貼合要求及現(xiàn)狀

表2 普通快壓機(jī)實(shí)驗(yàn)參數(shù)

圖2 普通快壓產(chǎn)品疊構(gòu)

表3 普通快壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果

②使用快壓機(jī)生產(chǎn)時，無論壓力如何變化，鋼片的接地阻值、剝離強(qiáng)度均合格。

1.3.2 驗(yàn)證真空快壓機(jī)壓合效果

（1） 實(shí)驗(yàn)測試方案（見表4，疊構(gòu)如圖3）。

（2）每種實(shí)驗(yàn)方案收集32件的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果（見表5）。

（3）小結(jié)

①使用真空快壓機(jī)生產(chǎn)時，壓制時間的長短對塌陷的影響較??；

②使用真空快壓機(jī)生產(chǎn)時，接地阻值和剝離強(qiáng)度均合格。

1.3.3 初步結(jié)論

在離型材料、鋼片背膠、接地開窗設(shè)計以及壓機(jī)疊構(gòu)固定的情況下，使用快壓機(jī)和真空快壓機(jī)壓合時，參數(shù)見表6。在后面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計中，由優(yōu)化參數(shù)與設(shè)備類型合并為一個因子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計（見表6）。

1.4 全因子實(shí)驗(yàn)

1.4.1 全因子實(shí)驗(yàn)方案

表4 真空快壓機(jī)實(shí)驗(yàn)參數(shù)

針對全因子展開實(shí)驗(yàn)方案如表7，全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計，共計16種方案；收集數(shù)據(jù)為塌陷值、接地阻值、剝離強(qiáng)度（見表7）。

圖3 真空快壓產(chǎn)品疊構(gòu)

表5 真空快壓實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

表6 壓合參數(shù)

表7 實(shí)驗(yàn)因子和水平數(shù)

1.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表8）

1.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）主效應(yīng)分析（如圖4～圖6）。

①從圖4看，塌陷值主要與設(shè)備類型和離型材料影響更大；

②從圖5看，接地阻值大小和設(shè)備類型和接地開窗設(shè)計有關(guān)；

③從圖6看，剝離強(qiáng)度主要與設(shè)備類型有關(guān)。

（2）交互作用分析（如圖7～圖9）。

①從圖7看，設(shè)備類型和離型材料對塌陷值作用明顯；

②從圖8看，接地開窗設(shè)計對接地阻值作用明顯；

③從圖9看，設(shè)備類型對剝離強(qiáng)度作用明顯。

（3）其它分析。

①從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，使用快壓機(jī)生產(chǎn)時，塌陷值均超出標(biāo)準(zhǔn)；為使塌陷滿足要求，需使用真空快壓機(jī)壓合；

②接地開窗設(shè)計在板內(nèi)時，使用真空快壓機(jī)偶爾出現(xiàn)接地阻值超差，須針對接地開窗設(shè)計方式展開驗(yàn)證。

2.5 驗(yàn)證板內(nèi)接地開窗的設(shè)計方式對接地阻值的影響

2.5.1 實(shí)驗(yàn)方案

方案為接地開窗網(wǎng)格線寬與形狀不同，如表9。規(guī)定工藝參數(shù)同表6，鋼片背膠齊平，測試接地阻值（見圖10）。

表8 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖4 塌陷值主效應(yīng)圖

圖5 接地阻值主效應(yīng)圖

圖6 剝離強(qiáng)度主效應(yīng)圖

圖7 塌陷值交互作用圖

圖8 接地阻值交互作用圖

圖9 剝離強(qiáng)度交互作用圖

圖10 接地開窗網(wǎng)格線寬與形狀

2.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 不同接地開窗的阻值

1.5.3 小結(jié)

（1）包封開窗由圓形改方形對接地阻值無改善；

（2）接地線路由實(shí)銅改網(wǎng)格對接地阻值有改善，但是無法杜絕；

（3）當(dāng)接地開窗設(shè)計在板內(nèi)時，無論使用實(shí)銅設(shè)計還是使用網(wǎng)格開窗設(shè)計，接地阻值均出現(xiàn)不良；

（4）因無論是實(shí)銅設(shè)計還是網(wǎng)格設(shè)計，均會引起接地阻值不良，通過切片圖可以看出，接地開窗位置銅皮和導(dǎo)電膠有輕微分層（如圖11）。

圖11 接地分層

因此，針對導(dǎo)電膠與接地開窗位置的接觸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，具體為：膠膜背在FPCB上；膠膜背在鋼片上。

1.6 驗(yàn)證膠膜背膠方式對接地阻值的影響

實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案與結(jié)果（見表10）。

導(dǎo)電膠備在FPCB上時，假壓后再進(jìn)行鋼片貼合，假壓時使導(dǎo)電膠與接地位置接觸更加良好，因而接地阻值會優(yōu)于導(dǎo)電膠備在鋼片上。

2 總結(jié)

通過以上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，總結(jié)如下：

（1）使用真空快壓機(jī)壓合的效果明顯優(yōu)于普通快壓機(jī)；

（2）使用阻膠膜壓合的效果明顯優(yōu)于普通離型膜；

（3）鋼片背膠設(shè)計平齊效果明顯好于膠內(nèi)縮；

（4）接地開窗設(shè)計在板外時，接地阻值無不良；設(shè)計在板內(nèi)時，無法杜絕接地阻值不良，如須設(shè)計在板內(nèi)，須使用FPCB背膠的方式生產(chǎn)。

3 生產(chǎn)驗(yàn)證

4.1根據(jù)以上總結(jié)，使用表6參數(shù)跟進(jìn)100張生產(chǎn)板，從中抽10張，每張板選4 pcs進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，結(jié)果（見表11）。

3.2 過程能力分析

（1）從塌陷值過程能力看，cpk值為1.33，可滿足制程生產(chǎn)要求；

（2）從接地阻值過程能力看，cpk值為1.56，可滿足制程生產(chǎn)要求；

（3）從剝離強(qiáng)度過程能力看，cpk值為1.32，可滿足制程生產(chǎn)要求。

4 結(jié)論

4.1 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

為控制光學(xué)指紋FPCB邊緣塌陷和保證接地阻值和剝離強(qiáng)度，對接地開窗設(shè)計、鋼片類型、鋼片背膠、接地線路、包封開窗形狀總結(jié)如下：

（1）使用普通快壓機(jī)生產(chǎn)時，存在塌陷超出標(biāo)準(zhǔn)的問題，為保證塌陷值，需使用真空快壓機(jī)生產(chǎn)；

（2）使用阻膠膜對塌陷值管控優(yōu)于普通離型膜；

表10 背膠方式實(shí)驗(yàn)

表11 生產(chǎn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)

（3）鋼片背膠平齊設(shè)計對頭塌陷的管控效果明顯好于膠內(nèi)縮；

（4）實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)接地開窗設(shè)計在板內(nèi)時，存在接地阻值超出標(biāo)準(zhǔn)的問題，因而建議設(shè)計時接地開窗優(yōu)先設(shè)計在板邊，如客戶不同意更改時，建議采用FPCB背膠的方式貼合鋼片以保證接地阻值達(dá)到要求。

4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計存在的不足與后續(xù)計劃

（1）此次實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果均是建立在一種輔材疊構(gòu)的基礎(chǔ)上，未將壓機(jī)的輔材疊構(gòu)作為實(shí)驗(yàn)的因子；實(shí)際驗(yàn)證過程中鋼片的厚度為0.2 mm，未考慮鋼片厚度對可行性的影響；

（2）后續(xù)計劃找出合理的方案使得普通離型膜可代替阻膠膜的壓合效果，以降低膜成本；驗(yàn)證不同鋼片厚度對壓合可行性的影響；驗(yàn)證不同疊構(gòu)、不同壓制參數(shù)對鋼片可行性的影響，從而找出更優(yōu)的輔材疊構(gòu)和壓制參數(shù)，減少該類型產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的困難度。