CN101166396A - 柔性印刷线路板贴合治具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性印刷线路板贴合治具及方法，顺序包括以下步骤：治具贴合步骤，将多层待贴合覆盖膜的铜箔及其相对应的覆盖膜通过治具销钉对准叠放在一起，并在叠放好后将治具销钉抽出；烘烤步骤，将治具和夹于其中的多层铜箔及其覆盖膜一起放入加热装置烘烤；压合步骤，将烘烤后的铜箔及其覆盖膜放入热压机进行压合，其中，柔性印刷线路板贴合所用的贴合治具，包括治具销钉和用于承托产品的治具托板，还包括用于与治具托板配合以夹住产品的治具顶盖板，治具托板和治具顶盖板上具有与产品上的对位孔相对应的定位孔，治具销钉可插入定位孔并可从定位孔抽出。本发明使贴合的精度和效率提高，同时使溢胶量得到有效控制。

Description

柔性印刷线路板贴合治具及方法

【技术领域】

本发明涉及一种柔性印刷线路板贴合治具及贴合方法，尤其涉及到柔性印刷线路板生产过程中将覆盖膜贴合到铜箔上的贴合治具及方法。

【背景技术】

电子产品朝着轻、薄、短、小的潮流发展，使FPC(柔性印刷线路板)迅速由军用转到民用，转向消费电子类产品。近年来的几乎所有的高科技电子产品都大量采用挠性印制线路板，曾经有日本学者说几乎所有的电器产品内部都是用了挠性印制板。随着电子产品的小型化，各种电子元器件也都向着小型化、微细化方向发展。承载各种电子元器件的柔性印刷线路板当然也不例外，柔性印刷线路板高密度化发展趋势主要体现在以下几个方面：

1、线路图形的精细化，目前，已经实现了线宽、线距为20～25μm的产品的小批量生产。

2、导通孔的孔径越来越小，目前，具有孔径为50～100μm的导通孔的柔性印刷线路板产品已经达到了批量生产的水平。

3、覆盖膜的开窗口、各类电镀处理过程中尺寸精度控制的要求愈来愈高等。

上述高密度化柔性印刷线路板的发展趋势必然对覆盖膜的对位精度(贴合偏差)及盖膜的溢胶量提出更加严格的要求。

传统的覆盖膜贴合方法是在用治具热压贴合前先进行假贴合，假贴合包括手工贴合覆盖膜方法和治具贴合覆盖膜方法。对于手工贴合盖膜需要预先在产品线路图形制作时加上一定数量的标记，同时在覆盖膜上相应的位置也要制作出相应的标记。贴合时将覆盖膜上的对位孔与铜箔上面的对位孔相重合或是相切，使用加热工具将覆盖膜与铜箔假贴合就可以达到贴合定位的效果了。对于使用治具贴合盖膜，需要在做完线路图形的铜箔上制作出定位孔，相对应这些定位孔的位置在覆盖膜上也制作出小孔，还需制作定位贴合治具，治具销钉位置与铜箔线路图形上的定位孔相吻合。贴合时将覆盖膜及铜箔依次放入定位贴合治具中，使用加热工具将覆盖膜与铜箔假贴合，即完成治具贴合盖膜。

对于使用治具贴合覆盖膜方法，如图1所示，包括如下步骤：

1.盖膜准备。在做完线路图形的铜箔上制作出定位孔，相对应这些定位孔的位置在覆盖膜上也制作出小孔，还需制作贴合定位治具，治具定位销位置与铜箔线路图形上的定位孔相吻合。

2.裁切。将成卷的覆盖膜裁切为生产所需的大小。

3.冲型。根据需要将覆盖膜冲出合适的开口。

4.治具贴合。将覆盖膜及铜箔依次放入定位贴合治具中，使用加热工具将覆盖膜与铜箔假贴合，即完成治具贴合盖膜。

5.压合。在热压机内进行一段时间的预烘过程，然后进行热压。

使用治具贴合盖膜的另一种方法就是，在上述方法中的步骤1前、步骤2后增加一个烘烤的过程，但是在步骤5的压合程序中，没有在热压机内进行一段时间预烘的过程。

覆盖膜假贴合的主要评价参数为：贴合偏差。覆盖膜假贴合方法使用手工对位精度较差，贴合精度只能控制在0.2mm以内，且对贴合人员的作业技能要求较高。传统使用治具贴合盖膜方法贴合精度较好，但这种贴合覆盖膜方式在假贴合过程中需要使用电熨斗或是其它加热治具进行覆盖膜的定位，如果多层贴合时使用熨斗或是加热治具定位覆盖膜，热传递速度较慢，覆盖膜有可能假贴合不稳，造成盖膜脱落，所以每次只能假贴合一张产品覆盖膜，贴合效率较低，平均比手工贴合要低30％～40％。

在压合过程中需要控制溢胶量，传统的控制溢胶量的方法是在覆盖膜制作前对覆盖膜进行预烘，或是在压合程序中设定一个预烘段，或是使用填充性能更好的材料进行堵胶。覆盖膜胶黏剂是一种热固性的树脂，其在高温状态下会发生交联反应，从而实现以分子键相互作用力下盖膜与铜箔结合在一起的过程。在交联反应完全之前，胶黏剂先熔融成低粘度的液体，对胶黏剂进行预烘可以使液体的流动性减弱，从而达到控制溢胶量的目的，如图2所示，线路板线路成型后铜箔7和覆盖膜8之间的胶黏剂11在边缘处出现溢胶A。对于不同材质的胶黏剂溢胶量控制条件不相同。

为控制溢胶量，对整卷盖膜进行预烘，整卷盖膜内外温差效应较大，容易出现烘烤不均匀现象，溢胶量较难控制的均匀。在压合程序中设定一个预烘段来控制溢胶量也存在一个外层与内层温差的问题且延长了压合程序的时间，同时大大降低了热压机这种昂贵设备的使用效率。

【发明内容】

本发明就是为了克服以上的不足，提出一种柔性印刷线路板假贴合方法，使贴合的精度和效率提高，同时使溢胶量得到有效控制。

本发明的另一目的就是提出一种柔性印刷线路板贴合治具，提高贴合的精度和效率，同时使溢胶量得到有效控制。

为实现上述目的，本发明提供一种柔性印刷线路板治具贴合方法，顺序包括以下步骤：

A、治具贴合步骤，将多层待贴合覆盖膜的铜箔及其相对应的覆盖膜通过治具销钉对准叠放在一起，并在叠放好后将治具销钉抽出；

B、烘烤步骤，将治具和夹于其中的多层铜箔及其覆盖膜一起放入加热装置烘烤；

C、压合步骤，将烘烤后的铜箔及其覆盖膜放入热压机进行压合。

其中所述治具贴合步骤包括以下步骤：

A1、将治具销钉插入用于承托产品的治具托板的定位孔中，其中治具托板的定位孔与产品上的对位孔相对应；

A2、将待贴合覆盖膜的铜箔放在治具托板上，所述治具销钉穿过所述铜箔上的对位孔；

A3、将待贴合的覆盖膜放在铜箔上，所述治具销钉穿过所述覆盖膜上的对位孔；

A4、重复步骤A2、A3，直到放置的待贴合覆盖膜的铜箔层数符合要求；

A5、将治具顶盖板放在最上层覆盖膜上，所述治具销钉穿过所述治具顶盖板的定位孔；

A6、将治具销钉从治具托板和治具顶盖板中抽出。

在步骤A5之前和步骤A4之后，在治具托板和最下层铜箔之间还覆盖一层分离膜；在步骤A2之前和步骤A1之后，在治具顶盖板和最上层覆盖膜之间还覆盖一层分离膜。

在步骤A6之后、步骤B之前，将治具和夹于其中的多层铜箔及其覆盖膜用夹子夹住。

在产品与产品之间还覆盖有分离膜。

步骤B中所述的加热装置优选为烘箱。

所述烘烤步骤中的烘烤温度范围为80℃至110℃。

所述烘烤步骤中的烘烤时间为5分钟至30分钟。

为实现上述目的，本发明还提供一种柔性印刷线路板贴合治具，包括治具销钉和用于承托产品的治具托板，还包括用于与治具托板配合以夹住产品的治具顶盖板，所述治具托板和治具顶盖板上具有与产品上的对位孔相对应的定位孔，所述治具销钉可插入定位孔并可从定位孔抽出。

本发明的进一步改进是还包括上层分离膜，所述上层分离膜用于置于治具顶盖板与产品之间。所述上层分离膜由耐温不变形材质制成。

本发明的更进一步改进是还包括下层分离膜，所述下层分离膜用于置于治具托板与产品之间。所述下层分离膜由耐温不变形材料制成。

本发明的更进一步改进是还包括中层分离膜，所述中层分离膜用于置于产品与产品之间。所述中层分离膜由耐温不变形材料制成。

本发明的更进一步改进是还包括位于治具托板下方的治具底板，所述治具底板上具有与治具托板和治具顶盖板上的定位孔相对应的、用于插入治具销钉并可使治具销钉从中拔出的盲孔。

本发明的有益效果是：

1)本发明所提供的单面柔性印刷线路板贴合治具，由于提供治具顶盖板，在转移产品和贴合治具至烘箱时，不会损坏产品。同时，增加上层分离膜，使产品不会粘在治具顶盖板上。

2)由于本发明所提供的单面柔性印刷线路板贴合治具包括下层的分离膜，可以使产品的底面更平坦，而且分离膜自身是由耐温不变形材料制成，不易发生粘连和变形的现象。

3)本发明所提供的单面柔性印刷线路板贴合方法，采用烘箱烘烤产品，减少了假贴合过程，并且实现了多层同时烘烤，在保证贴合精度的基础上提高了效率，同时有效地解决了产品烘烤不均匀的情况，更容易控制溢胶量的大小。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是现有技术的工作流程图；

图2是溢胶现象的示意图；

图3是本发明的贴合治具和产品的结构图；

图4是本发明的工作流程图；

图5是贴合偏差测量示意图；

图6是溢胶量检测示意图。

【具体实施方式】

本发明所提出的单面柔性印刷线路板贴合治具1，如图3所示，包括治具销钉5、治具顶盖板4、治具底板2和治具托板3，固定于治具底板2盲孔中的治具销钉5穿过治具底板2和治具托板3的定位孔，其中定位孔和盲孔的位置与产品上的对位孔相对应，治具销钉5可从治具底板2的盲孔、治具托板3和治具顶盖板4的定位孔中拔出。多层产品被夹于治具顶盖板4和治具托板3之间，产品是指线路成型后铜箔7及其相对应的覆盖膜8。

对单面柔性印刷线路板贴合治具1的改进是还包括上层分离膜6a，用于防止产品与治具顶盖板4粘结在一起。对单面柔性印刷线路板贴合治具1的进一步改进是还包括下层分离膜6b，用于使产品底层平坦。由于本发明是多层贴合，所以治具销钉5要长于现有的治具销钉。

贴合治具的结构顺序为：治具底板2、治具托板3、下层分离膜6b、线路成型后铜箔7、覆盖膜8……线路成型后铜箔7、覆盖膜8、上层分离膜6a、治具顶盖板4。

本发明所提出的单面柔性印刷线路板贴合方法，如图4所示，包括如下步骤：

S1.盖膜准备。

S2.裁切。

S3.冲型。

S4.治具贴合，将覆盖膜及铜箔依次放入定位治具中。

S5.烘烤。

S6.压合。

其中，步骤S1、步骤S2和步骤S3与现有技术都相同，在步骤S4中，省略了使用电熨斗或是其他加热治具进行覆盖膜的定位过程，具体包括以下步骤：

S41、将治具销钉插入用于承托产品的治具托板的定位孔中，其中治具托板的定位孔与产品上的对位孔相对应；

S42、先在治具托板上覆盖一层下层分离膜，

S43、然后将待贴合覆盖膜的铜箔放在下层分离膜上，治具销钉穿过所述铜箔上的对位孔；

S44、将待贴合的覆盖膜放在铜箔上，治具销钉穿过所述覆盖膜上的对位孔；

S45、重复步骤S43、S44，直到放置的待贴合覆盖膜的铜箔层数符合要求；

S46、在最上层覆盖膜上覆盖一层上层分离膜；

S47、将治具顶盖板放在上层分离膜上，治具销钉穿过所述治具顶盖板的定位孔；

S48、将治具销钉从治具托板和治具顶盖板中抽出。

步骤S5中的烘烤方法是将上述本发明所提供的贴合治具中的治具托板3连同下层分离膜6b、产品、上层分离膜6a和治具顶盖板4使用夹子夹住，放置于加热装置中进行烘烤，加热装置优选烘箱。上述使用治具夹住多层产品进行烘烤可以将覆盖膜8假贴合在线路成型后铜箔7上。

在步骤S6中，就是将烘烤后的贴合治具内的多层产品中的一层产品放入热压机中，因已在步骤S5中的加热装置进行预热，所以在热压机中不需要预热一段时间，可以直接进行压合。

烘箱中烘烤可以减去热压机中的预烘过程，提高热压机的利用效率，烘箱较热压机要便宜很多；同时使用烘箱烘烤更薄更均匀，有利于控制溢胶量的稳定性。此种烘烤方法较盖膜加工前整卷烘烤均匀性较好，不调整程序内容就可以对多种条件的盖膜进行不同条件的预烘，提高了压合的效率。烘烤温度及时间根据不同的覆盖膜选择不同的烘烤条件，温度范围一般在80℃～110℃；同时考虑效率因素，时间一般在5～30分钟之间。

因为溢胶量的大小跟覆盖膜胶黏剂的性质有关系，使用相同生产条件压合不同厂家的覆盖膜会出现不同的溢较量，为将溢较量控制在较好的范围内对不同胶系或是不同厂家的覆盖膜要采用不同的压合条件。相对于使用不同压合程序压合不同的覆盖膜产品，使用不同烘烤条件烘烤不同的覆盖膜产品在效率上更有优势。

以下列举了两个使用本发明方法和装置的实施例，并与现有技术的四个比较例进行比较，以此来说明本发明的技术特点和良好效果。

实施例一，单面柔性印刷线路板贴合治具1中的治具底板2、治具托板3和治具顶盖板4均采用FR4材料。上、下分离膜(6a、6b)使用聚丙烯膜材料，厚度为50um。线路成型后铜箔7、覆盖膜8上贴合定位孔孔径均为2.0mm。治具销钉5为钢材材质，直径为1.97mm。产品贴合层次为15层，盖膜材料基膜为聚酰亚胺，厚25um；覆盖膜胶黏剂11为环氧树脂，厚25um。贴合后步骤5中的烘烤过程温度为100℃，烘烤时间为20分钟，然后再在步骤6热压工艺中进行压合。

实施例二，单面柔性印刷线路板贴合治具1中的治具底板2、治具托板3和治具顶盖板4均为钢材材质。上、下分离膜(6a、6b)使用TPX材料，厚度为50um。线路成型后铜箔7、覆盖膜8上贴合定位孔孔径均为2.0mm。治具销钉5为钢材材质，直径为1.97mm。产品贴合层次为15层，盖膜材料基膜为聚酰亚胺，厚25um；覆盖膜胶黏剂11为环氧树脂，厚25um。贴合后步骤5中的烘烤温度为100℃，烘烤时间为20分钟，然后再在步骤6热压工艺中进行压合。

比较例一，采用手工贴合覆盖膜方法进行盖膜贴合。盖膜材料基膜为聚酰亚胺，厚度为25um；覆盖膜胶黏剂11为环氧树脂，厚度为25um。直接在热压工艺下进行压合。

比较例二，采用手工贴合覆盖膜方法进行盖膜贴合。盖膜材料基膜为聚酰亚胺，厚度为25um；覆盖膜胶黏剂11为环氧树脂，厚度为25um。盖膜贴合前进行烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为20min，然后在热压工艺下进行压合。

比较例三；采用盖膜贴合覆盖膜方法进行盖膜贴合。采用传统治具贴合方法，一次贴合一张。盖膜材料基膜为聚酰亚胺，厚度为25um；覆盖膜胶黏剂11为环氧树脂，厚度为25um。直接在热压工艺下进行压合。

比较例四；采用盖膜贴合覆盖膜方法进行盖膜贴合。采用传统治具贴合方法，一次贴合一张。盖膜材料基膜为聚酰亚胺，厚度为25um；覆盖膜胶黏剂11为环氧树脂，厚度为25um。盖膜贴合前烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为20min，然后在热压工艺下进行压合。

盖膜贴合精度测试和计算方法：取压合后的上层，中层及最下层的产品各5张，如图5所示，其中，12为线路成形后铜箔定位孔，13为覆盖膜定位孔，使用二次元测试覆盖膜定位孔中心14与线路成形后铜箔定位孔中心15的距离B，每张测试上下左右四个固定位置，共60个数据，使用软件计算覆盖膜贴合偏差的CPK值，偏差要求为小于0.2mm。

溢胶量的测试和计算方法：取压合后的上层，中层及最下层的产品各一张，如图1所示，在100倍的金相显微镜下，测量覆盖膜8开口处到线路成型后铜箔7之上的热熔胶11胶溢处的最远距离A，每张量测上下左右四个边角及中间位置五个地方的溢较量，如图6所示，测量位置为16、17、18、19、20处产品溢较量，各取5组数据，计算75组数据的平均值即为压合后的溢胶量。

线路气泡不良检测和计算方法：取压合后一个叠板构成的产品，在30倍的显微镜下观察线路中间是否有淡黄色的气泡，全检所有产品，用气泡产品数除以总产品数即为气泡不良比率。

贴合效率比较方法：以1个人手工贴合100张产品消耗时间为t＝100％，以1个人使用发明所述治具贴合100张产品消耗时间x除以t，即为贴合效率。

以下通过对上述实施例及比较例所生产的产品的盖膜贴合精度、生产效率、溢胶量、线路气泡不良率进行检测和计算，并通过下面的表1、表2、表3，对测试结果进行直观的对比。

表1、盖膜贴合偏差CPK值计算结果

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2	比较例3	比较例4
							盖膜贴合CPK	2.107	2.072	1.302	1.406	2.000	2.056

表2、溢胶量的测试结果

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2	比较例3	比较例4
							溢胶量	0.095mm	0.10mm	0.13mm	0.10mm	0.14mm	0.11mm

表3、气泡不良检查结果

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2	比较例3	比较例4
							气泡	无	无	有	有	无	无

表4、盖膜贴合效率比较

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2	比较例3	比较例4
							盖膜贴合效率	150％	150％	100％	100％	50％	50％

由上述表1、表2、表3、表4可知，采用本发明技术方案制作得到的贴合产品的贴合精度更高，贴合效率更高，溢胶量更易控制，气泡不良现象得到较好控制，使柔性印刷线路板产品质量大大提高。

以上实施例和比较例都是对应于单面的柔性线路板产品，对于双面的柔性线路板，需要在各层产品之间增加中层分离膜以防止覆盖膜之间的相互粘连。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (14)

1.一种柔性印刷线路板贴合治具，包括治具销钉和用于承托产品的治具托板，其特征在于：还包括用于与治具托板配合以夹住产品的治具顶盖板，所述治具托板和治具顶盖板上具有与产品上的对位孔相对应的定位孔，所述治具销钉可插入定位孔并可从定位孔抽出。

2.如权利要求1所述的柔性印刷线路板贴合治具，其特征在于：还包括上层分离膜，所述上层分离膜用于置于治具顶盖板与产品之间。

3.如权利要求2所述的柔性印刷线路板贴合治具，其特征在于：还包括下层分离膜，所述下层分离膜用于置于治具托板与产品之间。

4.如权利要求3所述的柔性印刷线路板贴合治具，其特征在于：还包括中层分离膜，所述中层分离膜用于置于产品与产品之间。

5.如权利要求4所述的柔性印刷线路板贴合治具，其特征在于：所述分离膜由耐温不变形材质制成。

6.如权利要求1至5中任一项所述的柔性印刷线路板贴合治具，其特征在于：还包括位于治具托板下方的治具底板，所述治具底板上具有与治具托板和治具顶盖板上的定位孔相对应的、用于插入治具销钉并可使治具销钉从中拔出的盲孔。

7.一种柔性印刷线路板治具贴合方法，其特征在于：顺序包括以下步骤：

A、治具贴合步骤，将多层待贴合覆盖膜的铜箔及其相对应的覆盖膜通过治具销钉对准叠放在一起，并在叠放好后将治具销钉抽出；

B、烘烤步骤，将治具和夹于其中的多层铜箔及其覆盖膜一起放入加热装置烘烤；

C、压合步骤，将烘烤后的铜箔及其覆盖膜放入热压机进行压合。

8.如权利要求7所述的柔性印刷线路板治具贴合方法，其特征在于：所述治具贴合步骤包括以下步骤：

A1、将治具销钉插入用于承托产品的治具托板的定位孔中，其中治具托板的定位孔与产品上的对位孔相对应；

A2、将待贴合覆盖膜的铜箔放在治具托板上，所述治具销钉穿过所述铜箔上的对位孔；

A3、将待贴合的覆盖膜放在铜箔上，所述治具销钉穿过所述覆盖膜上的对位孔；

A4、重复步骤A2、A3，直到放置的待贴合覆盖膜的铜箔层数符合要求；

A5、将治具顶盖板放在最上层覆盖膜上，所述治具销钉穿过所述治具顶盖板的定位孔；

A6、将治具销钉从治具托板和治具顶盖板中抽出。

9.如权利要求8所述的柔性印刷线路板治具贴合方法，其特征在于：在步骤A5之前和步骤A4之后，在治具托板和最下层铜箔之间还覆盖一层分离膜；在步骤A2之前和步骤A1之后，在治具顶盖板和最上层覆盖膜之间还覆盖一层分离膜。

10.如权利要求7至9中任一项所述的柔性印刷线路板治具贴合方法，其特征在于：在步骤A6之后、步骤B之前，将治具和夹于其中的多层铜箔及其覆盖膜用夹子夹住。

11.如权利要求10所述的柔性印刷线路板治具贴合方法，其特征在于：在产品与产品之间还覆盖有分离膜。

12.如权利要求10所述的柔性印刷线路板治具贴合方法，其特征在于：步骤B中所述的加热装置为烘箱。

13.如权利要求12所述的柔性印刷线路板治具贴合方法，其特征在于：所述烘烤步骤中的烘烤温度范围为80℃至110℃。

14.如权利要求13所述的柔性印刷线路板治具贴合方法，其特征在于：所述烘烤步骤中的烘烤时间为5分钟至30分钟。

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