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GFF结构电容式触摸屏的工艺流程
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2023-09-27 15:48
触摸屏从诞生以来，随着芯片技术和材料技术的发展，以及工艺的不断改进，触摸屏的结构一直在变化，最早是电阻屏，然后是GG的电容屏，接下来就是GF/GFF结构的电容屏，而最新的又是Incell或Oncell等。当然虽然结构一直在变，但是基本的核心的功能层还是大同小异，本文介绍了市场上最典型的一个方案GFF结构生产工艺，有利于读者了解触摸屏的结构，当然关于具体的各种结构，我有时间再在其他文章里面分享。
先看一下总体的流程：
灰色的流程，一般叫做内层，橘色的工艺叫外层。很多小厂不是全部都做的，在深圳周边很多厂都是分开内外层，相互配合搭档的。
材料准备
GFF结构，最主要的材料就是ITO膜等透明导电膜，上层是PE保护膜，使用前会撕掉，ITO膜是PET基材上蒸镀一层类似于陶瓷的透明导电层，总厚大约50-80纳米左右，PET基材多是125um或者50um，在PET的另外一面会做硬化Hard Coating，这样就可以当成品出了，有的为了卷对卷工艺的客户，会在HC面再附上一层50um的耐高温PET保护膜。生产前，如果是卷对卷的工艺，就原料直接上，而片材工艺的，就需要将ITO卷料切成大的片材。
第一步：印刷
如果使用带耐高温保护膜的产品，这一步就忽略。印刷可剥离蓝胶在HC面，防止在生产中将HC面划伤。印刷厚度约20um，然后一般80度左右，用IR红外隧道炉2分钟就可以固化了。
下图是常见的CCD定位半自动印刷机，后面工序的银浆印刷也是用这个机器。早期东远和大震的印刷机在这一行占有率很高。
第二步：退火
ITO膜出货前，大部分产品的ITO都是没有结晶的，电阻不稳定且电阻范围公差大，150度0.5-2小时之间的高温条件，可以使ITO结晶，稳定电阻，也稳定了基材的PET膜的尺寸，防止涨缩引起的不良。产品会放在多层台车上，然后推到烘箱里面。
第三步：印银浆
银浆作为引线，会印刷在触摸屏的四周。大约是10um上下的厚度。印完以后，就放到烘箱进行银浆固化130度30分钟左右，固化后需要测试用百格刀测试银浆的附着力。银浆的厂家很多，以前大部分都是日韩的，比如TOYOBO东洋纺，Inktec等，现在慢慢国内也有了。
比如这样一个功能片，四周是印刷的银浆（图中银浆偏深色的部分是已经经过蚀刻工艺，变成银浆线路了）
这里只是介绍典型工艺，但是实际的生产中，总会有一些不同的，比如日东可以供ITO面镀铜的产品，这样可以对铜蚀刻后，用铜做引线，而如果是玻璃sensor的话，还可以做钼铝钼等工艺。
第四步：蚀刻
蚀刻有蚀刻膏湿式蚀刻，黄光湿式蚀刻和激光干式蚀刻，工艺有些差异，这边只是列出了激光蚀刻。一般低端的产品，线间距比较粗的，会用蚀刻膏。而精密高端一点的就用黄光，激光蚀刻产量不高，所以小尺寸的厂家用的不多，但是大尺寸现在基本都是激光蚀刻。这个产品以前做的比较多的是苏德龙，东莞盛雄，当然现在已经很多了，价格也便宜很多了。
蚀刻的原理基本上就是利用激光的束的高温，将表面的导电层熔融或者打碎，隔离短路。激光蚀刻会将ITO与银浆的图案都蚀刻出来，形成功能线路。而激光的光束直径在30um左右，这也就是工艺的线距。
第五步：电测
蚀刻好的产品，需要检验功能，进行电测。测试每一个通道的阻抗是否合格，有没有断短路。确认好了，不良片打叉，才可以流向下一步。电测好后，就可以水洗清洁表面，防止脏污灰尘等。
第六步：OCA贴合
因为是GFF结构，上面的工艺就是做这个F，Film，GFF是将触控的发散层和接收层的线路做在不同ITO薄膜上，2层F用25um或者50um的OCA贴合在一起，再用100um或者125um的OCA将FF和盖板Glass贴合在一起。大片的做好线路的ITO层，用下面的大尺寸盖板贴合机贴合在一起，得到了FF。
第七步：切外形
用激光切割机或者冲压机，将打破的产品切成手机屏大小的尺寸。这样内层的工艺就完成了，然后进行电容的测试，测试结果合格，就可以以功能片的形式出货给外层的工段或者客户了。
第八步：ACF贴合
ACF将完成的功能和FPC柔性电路板贴合在一起，具体的介绍，我已经在这个公众号的另外文章已经介绍，这边不再讲了。
贴合好ACF以后，同样要进行功能测试，包括划线测试等。
第九步：盖板贴合
功能片测试合格后，和盖板贴合，使用小型的翻盖式的贴合机，然后再做个除泡工艺（类似于生活中的高压锅），40度，0.6Mpa，30分钟左右，这样产品就完成了。
第十步：检查出货
除完泡的产品，按照客户的外观标准，进行外观检验，排除那些有贴合气泡，脏污颗粒，划伤的产品。同时，由于有些触控IC的版本等问题，还需要烧录一下新的程序。
以上就是一个典型的GFF电容触摸的生产工艺，你应该也感受到了，其实这个也不是什么高科技的行业，基本上也是组装行业，很多核心的技术在于材料以及触控的芯片，生产厂家能比拼的就是良率了，所以最终必然导致了杀价的恶性竞争，导致整个行业的衰退，当然也不全是这个行业的问题，外部环境就是液晶屏的生产厂家将这个触控的功能整合到了液晶屏的里面，出现Incell和oncell的技术，这种内置式的方案对外置式的GFF方案也是一个很大的挑战。所以像欧菲光，合力泰等大型企业，这部分业务都是很难支撑。
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