高精度FPC插頭激光切割技術解讀

文章來源：責任編輯作者：王燦查看手機網址

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人氣：5442發布日期：2016-04-29 03:03【大中小】

便攜式產品需求的增長，推動著線路板從單面不斷地發展到雙面、多層fpc以及軟硬結合板，并不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發展。

FPC板基材為銅，需要在線路覆蓋一層覆蓋膜，覆蓋膜材料一般為聚酰亞胺，熱固膠在高溫下將覆蓋膜與線路板緊密結合，壓合在線路板表面起到保護作用。而FPC板生產的后期需要加工外形，在外形處有一排插頭用于與其他電子產品進行連接。線路板連接的可靠性對激光切割精度更嚴更高。

目前批量加工FPC外形的方法是沖切方法，小批量FPC和FPC樣品主要運用激光切割加工。迄今為止，國內外已經有fpc廠開發出UV激光切割機用于制作FPC樣品，而FPC板插頭外形常用的切割方法：光標點識別法和字符識別法，而這個方法使得FPC板激光切割的操作更方便更簡單，切割精度也更高。

本文通過FPC板的生產工藝，為解決由漲縮造成FPC板切割偏差的問題，使用現有激光加工設備，應用CCD識別新插頭邊的方法，補償漲縮變形大的線路板尺寸，控制外形切割在精度要求之內。

FPC板生產工藝與漲縮原理

FPC線路板主要分為單面和雙面及多層線路板，雙面線路板是從單面板發展起來的產品，單面FPC板的生產流程如下：

fpc

FPC板的材料主要有：撓性覆銅板、保護膜和聚酰亞胺補強膜。

FPC板生產流程的每個工序會影響線路板外形漲縮，其原因是：由撓性覆銅板、聚酰亞胺和聚酰亞胺補強膜等構成的線路板，層壓過程需要將材料溫度升到170℃以上，冷卻后因銅與聚酰亞胺的漲縮系數差異而出現內應力，破壞了材料平衡力，基材出現收縮變形，基材線路圖形失真，造成FPC線路板的漲縮不均。

FPC板的漲縮不均，易造成外形加工精度達不到要求。本文應用外形激光切割技術，測量出線路板不同漲縮率的切割偏差值，繪制出激光切割的漲縮-精度曲線，再通過漲縮-精度曲線，針對漲縮率大的FPC板，應用新CCD基準點識別技術，對FPC板進行畸變校正，達到提高FPC板插頭加工精度目的。

實驗材料與設備

FPC板10張，ASIDA JG13 UV激光切割機，影像投影儀（二次元）

實驗方法與數據

首先測量激光設備的切割精度，判斷設備是否達到設計的精度要求。然后選取切割幾種漲縮率的線路板，測量其切割精度，繪制出漲縮率和切割精度的曲線。

設備的精度測試

切割加工前先對設備運行狀態和切割精度進行測試。

測量方法：測量板到邊的距離，再減去對應的理論值即得到偏差值。三次分別在線路板切割，測得的數據如下：

fpc

從數據表得出，切割方差值為5微米，加工精度符合要求，設備處于正常狀態。

不同漲縮樣板的切割精度在線路板生產過程中，因為拼板、電鍍、層壓和高低溫差的原因造成樣板的漲縮變形。激光設備本身對FPC板漲縮作適當補償，但是當FPC板的漲縮變形過大，就無法控制切割外形精度在客戶的要求范圍內了。

為了測量不同漲縮率的FPC板切割精度，分別選取7種漲縮率0.1‰、0.2‰、0.5‰、0.8‰、1.0‰、2.0‰和3.0‰的線路板材料，經過定位后，激光切割外形，然后用二次元測量切割尺寸，與圖形理論值相比，計算出偏差值，然后統計出平均偏差值和方差。

fpc

FPC板漲縮率和切割精度曲線圖表明，當漲縮率小于0.8‰，切割精度在±0.05mm范圍內波動。隨著漲縮率的增大，平均切割偏差值和方差值都增加，當漲縮率大于0.8‰時，切割精度達不到±0.05mm的客戶要求。漲縮率大于0.8‰，切割平均偏差值超過0.020mm且方差值大于0.025mm。這表明漲縮率超過0.8‰后，FPC板切割精度無法滿足外形±0.05mm的精度要求。

將漲縮率大于0.8‰FPC板的切割精度控制在±0.05mm范圍內，成為激光切割加工的一個難題。國內有文獻報道，用軟件算法理論補償線路板的變形來提高切割精度，但測算出切割加工精度數據未見有報導。

漲縮率大于0.8‰的FPC板切割技術

據文獻報導和fpc軟板廠家品質要求，FPC板插頭的關鍵尺寸是插頭尺寸和插頭到板邊的距離。當定位系統以插頭邊為基準點進行畸形校正計算，可消減線路板漲縮過大引起插頭檢驗尺寸和邊距的偏差（如下圖所示），從而保證切割的精度。

fpc