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初探HSC(HeatSeal Connector)與ACF(Anisotropic Conductive Film)製程
左邊這張GIF動畫是工作熊好幾年前自己繪製關於HSC(HeatSeal Connector, 熱壓密封連接器,大陸稱之為「斑馬紙」)的動畫圖,想不到現在居然還可以派得上用場,因為工作熊原以為現在HSC應該已經過時,在工業界也應該少有人使用了才對,結果我發現自己錯了。
因為HSC有個嚴重的問題,就是Bonding後的信賴度不佳,尤其是在高溫高溼的環境下,通常使用一段時間後就會有Bonding脫落,造成顯示器缺劃的問題產生,尤其是HSC連接在PCB那端的品質。
沒想到我門公司前一陣子買進來的公司居然還有產品使用這種HSC當作LCD與PCB連接的設計,而且還真的給它出了問題,現在又要開始擦屁股了。
印象中,這種HSC有一陣子在電子製造界非常的流行,因為它可以取代原本需要使用斑馬導電條(zebra)及LCM bezel(外框)的厚重設計,大大的提昇了LCM的輕巧性並節省了成本。就我的瞭解當初HSC剛推出時,的確有許多的小型LCM產品採用,如計算機、消費性電子產品及玩具類產品…等的顯示器,甚至有些工業用的產品也採用這種設計,我們公司當初也有幾款產品採用,可是後來一方面隨著更輕更薄的TAB及COG陸續發展出來,一方面是這種HSC的市場反應不良率偏高,所以後來漸漸地就只剩下一些不太講求品質的低階玩具採用而已。(純粹我個人的瞭解,有意見歡迎留下您的見解)
所謂的HSC(HeatSeal Connector)其實是一種可以任意彎折、性能穩定、低成本的連接排線。主要應用於連接液晶顯示器與電路板、電路板與電路板、電路板與太陽能片等電子、電器元件間的相互連接。它的主要特點是使用一種稱為ACF(Anisotropic Conductive Film, 異方性導電膜)的膠膜,均勻黏貼或塗抹於HSC的接觸排線上,並使用150°C左右的溫度熱壓3~6秒鐘,即可將之牢固的黏貼於元器件上,不需使用焊錫就可以實現電子器件間的導通。
熱壓條件Heat Sealing Condition (from NIPPON GRAPHITE INDUSTRIES)
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HSC的耐熱性不佳。
容易因為熱操作不小心或電子零件的高溫而燙破HSC排線,以致產生不良。因為HSC通常使用非常薄(1.0~1.5mils, 25~38um)的PET為基材,如果你不懂什麼是PET(Polyethylene Terephthalate),拿個寶特瓶來看看,絕大部分的寶特瓶就是用PET製作而成,而且瓶底會標示回收編號。而這種PET基本上無法承受過高的溫度,一般大約在70°C以上就會開始發生變型,其玻璃轉化溫度大約在165°C,而其熔化溫度大約落在265~285°C。 -
HSC黏接處的信賴度不佳。
HSC使用一段時間後就容易出現Bonding處局部脫落或全部脫落的問題。根據非正式的報告,HSC只要使用於45°C以上的環境一段時間後,就會有黏接處脫落的問題,這可能跟膠的性質有關係吧。
有沒有感覺很神奇!尤其是這種ACF膠膜,它使用高品質的樹脂及導電粒子結合而成,主要用於連接二種不同基材和線路,這兩種不同基材的連接需要互相導通,而ACF具有上下(Z軸)電氣導通,左右平面(X,Y軸)絕緣的特性,並且有優秀的防濕、接著、導電及絕緣功用,在現今的工業生產技術中仍被廣泛的應用於連接二種不同基材和線路之間,以取代焊錫。有興趣的可以上網找資料,或有時間再來整理這方面的文章。
ACF最常見到的應用是COG上的Chip黏貼於玻璃,以及軟排線(FPC)連接於玻璃的應用,不過因為ACF在高溫環境下的信賴度不佳,所以最常見到在COG的Chip及軟排線上額外塗抹一層矽膠(silicone),用來加強其附著(mounting)能力達到信賴度的要求,並可以有效避免作業人員因為不小心用手指接觸到玻璃上的透明導電膜(ITO, Indium tin Oxide, 銦錫氧化物),致產生電氣特性影響。
HSC作業的缺點:
ACF/HSC修復
HSC與ACF的長期信賴性不佳,如果沒有特別設計額外的機構來加強,使用一段時間就容易失效。如果你想修理這類HSC與ACF失效問題,可以參考這篇文章。再論HSC與ACF作業原理、修復與補強方法
延伸閱讀:
HSC(班馬紙)/ACF剝離的可能原因
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
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訪客留言內容(Comments)
// Begin Comments & Trackbacks ?>工作熊老師您好,最近工作剛開始接觸COF,在做系統規劃時遇到一些疑問,想請教老師。
我的目的是要評估COF與PCB的連接,從ACF膠的規格 (https://www.dexerials.jp/en/products/acf/a7_comp7.html
)資料中判斷,ACF的min. spacing = 100um,假設我PCB選用的製程最小線寬為50um,這樣是否就決定出PCB上COF bonding pad pitch = 150um (100 + 50)?
然而ACF規格中還有一項是min. connection area = 100,000 um2,假設上面的50um線寬為pad寬度,換算pad length為2,000um。請問以上我提到的pad規格是業界常用的方式嗎?
– spacing = 100um
– pad width = 50um
– pad length = 2,000um
或是可否告訴我業界常用的COF bonding pad on PCB的規格?
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工作熊大大您好,
關於導電膠取代焊錫部分,除了溫度考量以外,導電膠對比錫膏是否有其他優勢?因為就以連接強度與導熱性而言,錫膏是否應該更有優勢?另外,就我的理解導電膠的金屬粒子(通常是銀)含量基本都高達50%以上,對比一般SAC錫膏而言,價格上應該也完全沒有優勢,因此我相當困擾他們之間的應用差異是否只存在於溫度。