手机制造新技术新工艺研究

手机制造新技术新工艺研究余宏发2014年11月手机边框示意图一、窄边框手机粘接手机边框概念（通常定义）：手机宽度（或中壳宽度）减去有效显示宽度除以2TPLCD手机边框的主要组成：LCD工艺黑边及支撑边框前壳\TP粘胶边宽度预留间隙目前窄边框几种表现形式一、窄边框手机粘接视觉窄边框（间接方式）：曲面侧边屏，三星GalaxyNoteEdge保护盖板侧边特殊处理，夏普AQUOSCRYSTAL和AQUOSCRYSTALX工艺窄边框（直接方式）：减少LCD工艺黑边及支撑边框尺寸缩短前壳\TP粘胶宽度典型MX4工艺窄边框手机途径—显示屏技术改进一、窄边框手机粘接常规显示屏：矩形形状黑色周边用于像素门驱动器驱动线路的走线目前黑边加支撑边框宽度一般大于1mm采用新的显示屏技术，例如：非晶IGZO（铟镓锌氧化物）材料用于新一代TFT技术中的沟道层材料门驱动器功能分散在显示区域的各个像素中制作自由形态显示屏大大减小黑边工艺窄边框手机途径—前壳粘接技术改进一、窄边框手机粘接常规泡棉胶：边框一般不小于1mm维修重工残胶难于清理热熔胶粘接（点胶或喷胶）：制程工艺：胶水加热、点胶、预压、保压等过程维修工艺：需要专用设备残胶清理困难目前最窄贴合宽度约0.6mm左右，如采用侧边喷胶方案，可以做到更窄，但制程更加复杂工艺窄边框手机途径—简易前壳粘接技术改进一、窄边框手机粘接一种带缓冲层PET压敏胶带：易于模切，窄边框，可达0.5mm缓冲层，消除壳体变形影响优良的粘接力、防水性易于组装易于维修重工模切胶带粘接工艺流程胶带贴前壳TP组件贴前壳结束贴合件预压工艺窄边框手机途径—简易前壳粘接技术改进一、窄边框手机粘接一种激光热敏胶带：易于模切，窄边框0.5mm高粘接力、防水性激光加热，快速固化组装激光再加热，实现快速重工•激光热敏胶带粘接原理面板吸收激光后传热至胶带胶带熔化产生高强粘性实现被粘物的结合工艺窄边框手机途径—简易前壳粘接技术改进一、窄边框手机粘接•激光热敏胶带贴合示意1、利用胶带自带的保护膜对准，并将胶带的一面贴在手机壳体边框上2、再将胶带上面的保护膜撕去，并将手机面板贴上去3、一边加压一边用激光照射贴合工艺窄边框手机途径—简易前壳粘接技术改进一、窄边框手机粘接•激光热敏胶带返修示意手机金属元素二、壳体无应力加工工艺塑料壳体手机：•工艺成熟，成型简便、良率高•成本低、便于批量生产•但成型受限，形态单调•模具和注塑也会带来外观断差、缝隙等问题手机金属化：•后盖金属化、侧边金属化、整机金属化•散热好，强度高，抗摔、坚固耐用•质感好，高档•大屏可以做到超薄、超窄•但加工难度大，成本高手机金属加工—电化学ECM工艺二、壳体无应力加工工艺在专用的上下模具中，工件和电极分别于电源的正极、负极在电场、流畅和特制的工作液的作用下，利用金属在电解液中发生阳极溶解反应而去除工件上多余的材料、将零件加工成形的一种方法加工时，工具电极（按一定形状要求制成的）向工件缓慢进给，并使两极之间保持较小的间隙，利用电解液泵在间隙中间通以高速流动的电解液。在工件与工具之间施加一定电压，阳极工件的金属被逐渐电解蚀除，电解产物被电解液带走，直至工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。手机金属加工—ECM加工示例二、壳体无应力加工工艺材料：SUS304尺寸大小：137*70*03.5mm加工精度要求：变形度小于0.1mm；尺寸精度+-0.02mm手机金属加工—ECM同CNC对比二、壳体无应力加工工艺金属手机壳体ECM加工的优势（相对CNC）：•加工无应力、无变形--可使手机壳体做的更薄、平整度更好、无翘起•可多穴加工，且电极无损耗--效率高、成本低目前常见手机天线方式三、低成本手机天线工艺•LDS天线LDS天线：3D曲面天线性能稳定目前普遍用于高端手机但LDS需专用材料，成本高目前常见手机天线方式三、低成本手机天线工艺•FPC天线FPC天线：工艺成熟2.5D曲面天线BOM成本较低多用于中低端手机贴合后容易翘起LAP天线介绍三、低成本手机天线工艺•LAP（激光活化后金属镀）天线LAP天线：普通塑料基材，经激光粗化后进行化学药液活化处理，然后化镀形成天线电路油墨印刷天线介绍三、低成本手机天线工艺油墨印刷DPA（DirectPrintAntenna）天线：在成品上直接印刷银浆油墨，形成天线常规壳体材料无需化镀工艺实现2.5D曲面成本较低油墨印刷天线工艺三、低成本手机天线工艺壳体注塑成型油墨配制DPA印刷烘烤检查及测量油墨印刷天线设计原则三、低成本手机天线工艺油墨印刷天线设计原则三、低成本手机天线工艺油墨印刷天线设计原则三、低成本手机天线工艺0.35mmBGA焊接四、窄间距SMT工艺0.35mmBGA介绍：随手机要求越来越薄、越来越小0.35mmBGA芯片也开始逐渐导入PAD中心距：0.35mmPAD直径：0.22mmPAD边缘间距：0.13mm主要问题：容易出现少锡连锡拉尖等不良0.35mmBGA焊接四、窄间距SMT工艺•蘸助焊剂方式蘸助焊剂方式：良率高、好控制但需要专用助焊剂蘸取feeder资源多消耗工时，生产效率低0.35mmBGA焊接四、窄间距SMT工艺•印刷锡膏方式制程主要措施：钢网材质：FG（finegrain）钢网网孔孔壁光滑，易下锡张力大，使用寿命长钢网制作工艺：激光切割加纳米涂层钢网开孔：0.21方孔倒圆角钢网厚度：0.08mm采用专用印锡支撑工装SPI印锡质量检查氮气回流最好加上板级测试，便于故障定位FG钢网与普通钢网对比图FG钢网与普通钢网印刷锡膏高度分布0.35mmBGA焊接四、窄间距SMT工艺•设计措施焊盘类型：推荐使用NSMD油墨厚度：X1≤25µm微孔类型：使用铜塞孔工艺走线：尽量避免表面走线布局：所有的0.35BGA芯片要求布局在同一面，不要和破板器件布局在同一面，且先进行贴片板厚：推荐不小于0.8mm厚度。手机单板小型化及分板挑战五、手机PCBA硬板分板趋势•手机板趋势厚度：薄、小于0.8mm密度：器件越来越多，走线越来越密走线离板边间距：小于0.2mm常规机械分板面临的问题板薄、器件密集夹具难制作、单板难固定分板出现毛边、偏位、漏铜甚至损坏单板毛边切坏板激光分板五、手机PCBA硬板分板趋势•激光分板机优势无机械应力，激光加工光斑小，利于线路板及元器件的保护；无切割粉尘，可以实现无尘化作业；无外型限制，可以切割任意外型；无需制作夹具，降低费用；切割效率（同机械铣刀式相比）还在改进提升中。总结：为解决小型化、窄边框、高质量、低价位等需求给手机制造带来的挑战，一些新技术新工艺不断拓展到手机实际应用中。本文对窄边框用激光粘接胶带、无应力无变形金属壳体ECM电化学加工、低成本LAP\DPA天线、窄间距SMT，手机PCBA分板趋势等新技术新工艺机理、手机中的适用范围、及手机设计注意事项等内容进行研讨和分析，以便实现手机制造效益最大化。