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1、1高精度 FPC 金手指激光切割技术摘要本文描述柔性线路板生产对金手指外形加工精度的主要影响因素：线路板材料涨缩性。通过测量不同涨缩率线路板的切割精度，绘制出 FPC 板涨缩和精度曲线图：样线路板涨缩率增大，切割偏差增大，涨缩率超过 0.8后，切割精度达不到0.05mm 的要求。以金手指边为定位基准点，进行畸变校正补偿，保证切割精度。关键词金手指,加工精度,涨缩,定位点AbstractIt is described that main effect of flexible circuit production on cutting precision: FPC material Expansi
2、on and contraction. By measuring process deviation of FPC with different expansion-extraction ratio, curve of expansion-extraction and cutting precision is protracted.In the curve, cutting precision turns worse by rising of expansion-extraction ratio.When expansion-extraction ratio is bigger than 0.
3、8, the cutting precision is not fit technical charactitcs of0.05mm. Meanwhile,the process precision is controlled by using goldfinger edges as positioning points to repair profile deviation. KeywordsGoldfinger,Process precision,expansion and extraction,positioning point1.前言便携式产品需求的增长，推动着线路板从单面不断地发展到
4、双面、多层、挠性以及刚挠结合板，并不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展。挠性线路板（FPC 板）基材为铜，需要在线路覆盖一层覆盖膜，覆盖膜材料一般为聚酰亚胺，热固胶在高温下将覆盖膜与线路板紧密结合，压合在线路板表面起到保护作用。而 FPC 板生产的后期需要加工外形，在外形处有一排金手指用于与其他电子产品进行连接。线路板连接的可靠性对激光切割精度更严更高。目前批量加工 FPC 外形的方法是冲切方法，小批量 FPC 和 FPC 样品主要运用激光切割加工。迄今为止，国内外已经有多家厂商开发出 UV 激光切割机用于制作 FPC 样品，而 FPC板金手指外形常用的切割方法：MARK 点识别法和字符识
5、别法，未有文献报道金手指边识别法，而这个方法使得 FPC 板激光切割的操作更方便更简单，切割精度也更高。本文通过 FPC 板的生产工艺，为解决由涨缩造成 FPC 板切割偏差的问题，使用现有激光加工设备，应用 CCD 识别新金手指边的方法，补偿涨缩变形大的线路板尺寸，控制外形切割在精度要求之内。2.FPC 板生产工艺与涨缩原理FPC 线路板主要分为单面和双面线路板，双面线路板是从单面板发展起来的产品，单面 FPC 板的生产流程如下：材料切割 钻定位孔 图形生成 层压保护膜丝印保护膜产品表面涂敷冲定位孔冲产品外形粘贴补强产品质量检查2其中图形生成流程：FPC 板的材料主要有：铜基板、保护膜材料和
6、PI 补强。FPC 板生产流程的每个工序会影响线路板外形涨缩，而其中涨缩的原理：由铜基材、聚酰亚胺和 PI 补强等构成的线路板，层压过程需要将材料温度升到 170以上，冷却后因铜与聚酰亚胺的涨缩差异而出现内应力，破坏材料平衡力后，基材出现收缩变形，造成基材线路图形失真，造成 FPC 线路板的涨缩不均。FPC 板的涨缩不均，易造成外形加工精度达不到要求。本文应用外形激光切割技术，测量出不同涨缩率线路板的切割偏差值，绘制出激光切割的涨缩-精度曲线，再通过涨缩-精度曲线，针对涨缩率大的 FPC 板，应用新 CCD 基准点识别技术，对 FPC 板进行畸变校正，达到提高 FPC 板金手指加工精度目的。3
7、.实验材料与设备FPC 板 10 张，ASIDA JG13 UV 激光切割机，影像投影仪（二次元）4.实验方法与数据先测量激光设备的切割精度，判断设备是否达到设计的精度要求。再选取切割几种涨缩率的线路板后，测量切割精度，绘制出涨缩率和切割精度的曲线。4.1 设备的精度测试切割加工前先进行设备运行状态和切割精度进行测试。测量方法：测量边到边的距离，再减去对应的理论值即得到偏差值。三次分别在线路板切割，测得的数据如下：表一、设备切割精度表理论值（mm)测量值（mm)偏差（mm)理论值（mm)测量值（mm)偏差（mm)理论值（mm)测量值（mm)偏差（mm)0.770 0.771 0.001 0.7
8、70 0.766 -0.004 0.770 0.765 -0.0050.950 0.953 0.003 0.950 0.958 0.008 0.950 0.949 -0.0013.150 3.146 -0.004 3.150 3.130 -0.02 3.150 3.147 -0.0031.900 1.906 0.006 1.900 1.904 0.004 1.900 1.899 -0.00115.000 14.996 -0.004 15.000 15.009 0.009 15.000 15.003 0.003方差值 0.005平均偏差值 0.005从数据表得出，切割方差值为 5 微米，加工精度
9、符合要求，设备处于正常状态。4.2 不同涨缩样板的切割精度在线路板生产过程中，因为拼板、电镀、层压和高低温差的原因造成样板的涨缩变形。激光设备有 FPC 板涨缩补偿技术，但是当 FPC 板的涨缩变形过大，无法控制切割外形精度在客户的要求范围内。为了测量不同涨缩率的 FPC 板切割精度，分别选取 7 种涨缩率0.1、0.2、0.5、0.8、1.0、2.0和 3.0的线路板材料，经过定位后，激光粘贴补强板涂抗蚀剂预清洗 曝光 显影 蚀刻 去膜3切割外形，再用二次元测量切割尺寸，与图形理论值相比，计算出偏差值，然后统计出平均偏差值和方差。图 1 FPC 涨缩率-切割精度曲线FPC 板涨缩率和切割精度
10、曲线图表明，当涨缩率小于 0.8，切割精度在0.05mm 范围内波动。随着涨缩率的增大，平均切割偏差值和方差值都增加，当涨缩率大于 0.8时，切割精度达不到0.05mm 的客户要求。涨缩率大于 0.8，切割平均偏差值超过 0.020mm 且方差值大于 0.025mm。这表明涨缩率超过 0.8后，FPC 板切割精度无法满足外形0.05mm 的精度要求。将涨缩率大于 0.8FPC 板的切割精度控制在0.05mm 范围内，成为激光切割加工的一个难题。国内有文献报道，用软件算法理论补偿线路板的变形来提高切割精度，却未测算出切割加工精度数据。4.3 涨缩率大于 0.8的 FPC 板切割技术据文献报导和线
11、路板厂商品质要求， FPC 板金手指的关键尺寸是金手指尺寸和手指到边的距离。当定位系统以金手指边为基准点进行畸形校正计算，可消减线路板涨缩过大引起金手指检验尺寸和边距的偏差（如图 2 所示） ，从而保证切割的精度。图 2 FPC 金手指切割外形4实验使用的激光切割机定位系统的分辨率为3m，清晰地判别金手指和普通板材之间的界线，为工件的畸形校正补偿提供精确基准点。经过线路板生产现场的验证，新激光切割技术能控制涨缩率大有变形的 FPC 板外形尺寸精度，图 3 为符合金手指切割偏差0.05mm 的应用实例。图 3 金手指高精度切割效果5、总结本文统计激光切割机切割不同涨缩率线路板的尺寸偏差，分析测量
12、数据，总结出 FPC板的涨缩大于 0.8时，不能控制切割精度在尺寸公差0.05mm 范围。为解决涨缩变形量大线路板的切割精度问题，本文应用新 CCD 系统识别金手指新定位基准点，补偿畸变量，控制成品板的外形精度。参考文献1梁志立，中国 FPC 的现状与未来，印制电路信息，2005,No.4:P11-152宗哲坚，柔性电路的应用和制造，电子工艺技术，1986，No.113吴志辉，双面柔性线路板的生产工艺，丝网印刷，1998,No.3:P194熊祥玉，印制电路板外形加工工艺新议，电子工艺技术，1999,No.2:P61-64金手指基准点点点55吕洪杰，UV 激光切割挠性电路覆盖膜的应用研究,印制电路信息，2010,No.116江正全，板材补偿系数浅谈，印制电路与贴装，2001，No.6:P41-447张 华，一种挠性线路板的制作方法，专利公开号：101155476,2008-04-028郑雪梅，激光切割中 FPCB 定位和畸变较正方法，机床和液压，2008,No.7:P46-519宋刘洋,挠性电路板紫外激光切割技术研究与突破,印制电路信息，2010，No.z110华工激光， 华工激光-紫外激光晶圆切割机 2008
