再論HSC(HeatSeal Connector)作業原理、修復與補強方法

HSC和ACF作業原理

前面我們大致討論過HSC(HeatSeal Connector, 熱壓密封連接器,大陸稱之為「斑馬紙」)如何利用ACF(Anisotropic Conductive Film, 異方性導電膜)來連接並導通兩個元器件(如連接LCD與PCB),也討論過HSC的最大缺點是高溫下的信賴度不佳…等。今天我們將一步探討HSC的作業原理與修復及補強方法。

最上面的圖片說明HSC如何利用ACF連接於PCB,其中的ACF及HSC其實沒有圖片中那麼厚,前面的文章也說過,HSC的基材通常是PET材質,上面的線路及接觸焊墊通常使用銀漿(Silver ink)或石墨(Graphite)印刷,然後在需要與元器件連接導通的地方貼上ACF薄膜,ACF的膠膜中除了導電的粒子外,剩下的大部分就是黏膠(adhesive)的材質了,這種膠的特性必須使用熱壓的方式才能連接於目標物,所以熱壓時通常需使用誌聚集機台作業,又因為HSC非常薄,所以熱壓時通常會在熱壓頭的上面鋪上一塊導熱矽膠片,一方面用以防止堅硬的熱壓頭直接接觸破壞脆弱的HSC,另一方面利用矽膠片來當作壓力的緩衝,並均勻分散熱壓頭的熱量於HSC,以達到良好的黏著效果。







ACF(Anisotropic Conductive Film)的原理

有很多朋友對ACF只能在Z軸方向導通,對XY方向絕緣的特性非常的好奇,其原理其實也沒那麼難以理解,(一樣參考最上面的圖片)就是在絕緣的黏膠中均勻且稀稀疏疏的灑上少許的導電粒子,這些導電粒子基本上是彼此分開的,所以就不會有互相導通造成相鄰焊墊(pads)短路的問題,這就有點就有點像製作三明治時,在一層果醬中灑上少許的花生米,花生米間彼此不接觸,就可以達到Z軸導通,而XY絕緣的目的了。

HSC剝離強度信賴度測試(Peeling off strength test)

前面的篇幅曾經提及HSC最大的缺點是高溫下的信賴度不佳,所以我們通常在每天正式生產前,會先確定所有的熱壓參數正確並壓合第一片HSC,然後測試其黏貼於目標物的剝離強度是否達到標準。

根據【Nippon Graphite Industries】的資料要求,剝離強度的要求分成X及Y方向,需要將已經黏著於標的物的HSC用刀子裁切成3.0mmX10.0mm尺寸,然後使用剝離速度130mm/min的儀器夾住HSC進行剝離測試。在正常情況下X方向的剝離強度必須大於500g,而Y方向則必須大於200g;在額定的溫度及濕度下X方向的剝離強度必須大於400g,而Y方向則必須大於180g。
HSC的玻璃測試:在正常情況下 X方向的剝離強度必須大於500g,而Y方向則必須大於200gHSC的玻璃測試:在額定的溫度及濕度下X方向的剝離強度必須大於400g,而Y方向則必須大於180g。

剝離測試的實際操作示範。
HSC剝離強度測試HSC剝離強度測試

HSC的不良品的修復方法:

使用HSC的產品在使用一段時間後,通常是一至兩年後就會陸續出現連接處鬆脫的問題,如果是使用在LCD上的HSC就會出現缺劃的不良現象,下面左圖是使用HSC連接顯示器的產品,在客戶端使用一段時間後出現螢幕缺劃的問題,右圖是同一片產品,經過重新熱壓HSC後螢幕顯示恢復正常的畫面。
使用HSC的產品在使用一段時間後,通常是一至兩年後就會陸續出現連接處鬆脫的問題,如果是使用在LCD上的HSC就會出現缺劃的不良現象,下面左圖是使用HSC連接顯示器的產品,在客戶端使用一段時間後出現螢幕缺劃的問題,右圖是同一片產品,經過重新熱壓HSC後螢幕顯示恢復正常的畫面。

一般修復HSC連接脫落的方法最好使用原熱壓機器來重新黏接,如果沒有的時候也可以使用烙鐵頭包覆矽膠或軟性耐熱的材料來熱壓在HSC脫落處,以修復的問題連接不良的問題。
一般修復HSC連接脫落的方法最好使用原熱壓機器來重新黏接,如果沒有的時候也可以使用烙鐵頭包覆矽膠或軟性耐熱的材料來熱壓在HSC脫落處,以修復的問題連接不良的問題。

避免HSC脫落信賴度補強的方法 – 施加一定持續的壓力

前述HSC脫落時的修復方法,就算可以修得好,再使用一小段時間後還是會再發生脫落的問題,比較好的方法是在在HSC連接導通處的上方,加一稍有強度的軟性泡棉或是其他物體來加強HSC的貼附能力。

下面的圖片是我修復一台我早期購買的Casio計算機的方法,這台計算機同樣發生的螢幕缺劃的問題,後來我使用一塊泡綿橡皮(sponge rubber)黏貼在HSC連接PCB的上方,機算機組裝後,這塊泡綿橡皮的高度剛好可以讓計算機的下殼擠壓到,藉此施加一定持續的壓力於HSC的黏接處,既使HSC的黏性脫落了,還是有一定的壓力支撐而不至於斷開導通。

計算機顯示幕缺劃修復

下面的左圖是我購買的計算機,也是使用HSC連接LCD與PCB,使用一段時間後螢幕缺劃出現的問題;下面右圖是我使用上述的方法在HSC連接PCB的上方黏貼一塊泡綿橡皮後修復螢幕缺劃的不良。

計算機顯示幕缺劃計算機顯示幕缺劃修復完成


延伸閱讀:
軟性電路板(FPCB)線路設計注意事項 I
軟性電路板(FPCB)線路設計注意事項 II
HotBar(熱壓熔錫焊接)介紹─HotBar原理及製程控制


訪客留言內容(Comments)

請問一般DSC LCD FPC中使用OGC製程,其中有包含HSC膠片使用嗎?
上網查了一下,有寫到這項…有點搞不清楚。

品保人;
對不起!
個人見識不足,可以請問一下【OGC製程】是什麼嗎?

筆誤 COG製程 不好意思

應該這麼說,COG使用ACF來黏貼晶片,HSC也使用ACF來黏貼排線。

那麼在HSC上方直接用膠帶黏貼呢?

Leon,
HSC上用膠帶黏貼只能保護它免於被外力拉扯剝離,卻無法保証它本身的信賴度。
因為膠帶只能黏貼於HSC的表面,對其本身黏性増加有限。


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