好文推薦 | 光纖陣列FA點膠工序經(jīng)驗分享

文章來源：納諾麥思(天津)新材料有限公司

  光纖陣列FA被稱為光通信領(lǐng)域“精密制造巔峰產(chǎn)品”之一，充分體現(xiàn)了制造工藝之美。

  其生產(chǎn)過程已標(biāo)準(zhǔn)化為以下工序

  今天我們以“自家手藝”這個角度，來討論下和點膠良率息息相關(guān)的一些因素。

  點膠工序直接影響光纖的定位精度、粘接強(qiáng)度和長期可靠性。其核心在于高精度控制膠水的涂覆位置、形狀和固化效果，以確保低插入損耗(IL)和高回波損耗(RL)。

  點膠工序常見的質(zhì)量問題，部分源自膠水本身及施膠工藝，而另一部分則來源于其它因素。

  01 膠水性能

  光纖陣列生產(chǎn)會用到兩種膠水：FA頭膠和FA尾膠。

  以FA頭膠為例，FA頭膠國產(chǎn)替代，勢在必行（點擊查看）這篇文章詳細(xì)分析了FA頭膠嚴(yán)格的性能要求，性能不達(dá)標(biāo)的膠水，一定無法通過嚴(yán)苛的可靠性實驗，一切努力都是浪費時間。

  所以說，選擇大于努力。

  具備配方設(shè)計能力的膠水廠家，甚至能夠根據(jù)材料的批次差異進(jìn)行配方調(diào)整和樣品驗證。

  02 點膠工藝

  點膠量需要進(jìn)行精密控制(單點 0.01-0.1 μl)。

  過少無法填充V型槽，過多會污染端面。

  點膠針頭的尺寸，需與光纖間距(Pitch)相匹配。

  點膠位置、壓力和速度，需與膠水粘度匹配。

  脫泡也是點膠工藝的一個難點，生產(chǎn)廠家對于膠水中的氣泡，有嚴(yán)格的尺寸和個數(shù)控制。

  03 膠水固化工藝

  以FA頭膠為例，膠水填充在光纖與V型槽的微小間隙，通常僅幾微米至幾十微米。

  尤其是V型槽底部，膠水被光纖和蓋板“遮蔽”，會一定程度影響固化UV光或熱量的滲透，容易導(dǎo)致固化不完全，形成”陰影”。

  未固化的膠水不僅可能導(dǎo)致緩慢的滲漏，污染光纖端面，從而引發(fā)光功率的下降;還可能降低膠水粘接強(qiáng)度和可靠性，帶來極大的隱患。

  固化參數(shù)要根據(jù)V型槽的材料特點進(jìn)行設(shè)定，有的適合常規(guī)固化溫度，有的則適合階梯固化方案，量產(chǎn)前要進(jìn)行謹(jǐn)慎考量和實驗。

  04 點膠環(huán)境的清潔度

  光纖陣列生產(chǎn)工序中，有多道工序都需要對環(huán)境清潔度進(jìn)行控制， 例如，在“V型槽和蓋板組裝”工序，如果工件帶入塵屑和異物，會在點膠時裹挾進(jìn)膠水中。

  膠水中的雜質(zhì)、異物，很可能形成氣泡或弱粘接區(qū)，最終降低光纖陣列的機(jī)械強(qiáng)度，帶來巨大的隱患。

  尤其是點膠工序，建議廠家在萬級或千級無塵室進(jìn)行。

  05 材料清潔度

  FA生產(chǎn)的第一個工序是“V型槽清洗”，目的是在點膠前，對V型槽和蓋板進(jìn)行徹底的清潔，以避免異物附著。

  清洗不干凈的異物，不僅僅會在點膠后形成雜質(zhì);堵塞V型槽的異物，甚至?xí)?dǎo)致光纖翹曲甚至斷裂。

  我們推薦使用等離子清洗設(shè)備，它不僅僅能夠做好清潔，還能給V型槽的表面進(jìn)行等離子處理，增加其表面能，有助于膠水的浸潤和粘接，可參考膠水浸潤的“愛情故事”這篇文章。

  如果采用超聲波清潔，則一定要進(jìn)行多次清潔。

  配合超聲波的清潔液，可以采用強(qiáng)堿+弱堿+蝕刻液的組合清潔方式，或者單一的酒精配方;需根據(jù)材料特點進(jìn)行選擇。

  06 借助自動化設(shè)備能有效減少點膠不良率

  借助高科技自動化設(shè)備，例如，光纖切割剝線設(shè)備、自動化插纖設(shè)備、自動化點膠與視覺校準(zhǔn)設(shè)備等，點膠后常見的"斷纖"、"錯位"等不良會顯著降低。

  光纖陣列尺寸小，精度要求高，很多工序必須在顯微鏡或高精度光學(xué)輔助設(shè)備下進(jìn)行。

  相比人工操作，自動化設(shè)備能夠在精度、準(zhǔn)確度上大大提高工件的合格率。

  08 材料的熱膨脹系數(shù)

  光纖陣列的核心功能是實現(xiàn)多通道光纖的精確對準(zhǔn)，通常要求光纖間距pitch公差在±0.5μm范圍內(nèi)。

  點膠固化后，V型槽、FA頭膠、光纖共同構(gòu)成復(fù)合的三明治結(jié)構(gòu)，這三者的熱膨脹系數(shù)CTE必須要匹配。

  若三者CTE不匹配，不僅僅引起光纖偏移和pitch不合格，在可靠性實驗中的溫度循環(huán)(如-40°C~85°C)之后就可能導(dǎo)致膠層開裂或脫粘，大大降低其機(jī)械強(qiáng)度。

  V型槽不同批次熱膨脹系數(shù)的不穩(wěn)定，也是造成點膠后光纖偏移的一個重要原因之一。

  材料的選擇是關(guān)鍵，批次控制也必須可少。

  07 檢測能力

  點膠后的檢測工序，需檢查固化后的外觀狀態(tài)、端面位置和間距排列、光學(xué)性能測試等。

  在CCD的輔助下 檢驗員正在檢查點膠后的外觀不良

  好的檢測能力，能在較短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，能避免出現(xiàn)批量性缺陷。

  這里的“檢測”不僅僅包含對點膠后的產(chǎn)品進(jìn)行逐項檢驗，更包括對全工序生產(chǎn)設(shè)備的定期參數(shù)點檢、檢測設(shè)備的定期校準(zhǔn)、人員檢測能力考核(GR&R)等各種預(yù)防性檢測措施。

  提前識別風(fēng)險點，做好預(yù)防性點檢，才能最大可能地生產(chǎn)出合格品。

  總結(jié)

  這些年，我們服務(wù)了多家光纖陣列生產(chǎn)廠家完成了點膠工序的搭建。希望以上的這點分享，能夠幫助到更多的光纖陣列生產(chǎn)廠家。

  做好膠水的選擇、點膠工藝設(shè)置、固化工藝設(shè)置的同時，也必須要從“人機(jī)料法環(huán)”各個方面做好全工序的管理，才能在點膠工序達(dá)到優(yōu)秀的良率水平。

  生產(chǎn)工藝會隨著經(jīng)驗的積累和技術(shù)的進(jìn)步不斷地優(yōu)化和更新，“產(chǎn)品良率”和效率也是我們始終追求的目標(biāo)，期待我們一起共同努力。

  關(guān)于納諾麥思

  納諾麥思(天津)新材料有限公司，昆山研發(fā)中心成立于2019年，天津工廠成立于2023年初，主要以研發(fā)及生產(chǎn)高端電子光學(xué)專用粘合劑為主，品類包括導(dǎo)電銀膠，MS改性硅烷、低溫固化環(huán)氧、雙重固化UV、氟化液、導(dǎo)熱材料等六大體系，共計10個品類產(chǎn)品，是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的一體化企業(yè)。其中獨創(chuàng)雜合化產(chǎn)品，以多重固化方式產(chǎn)品、多重樹脂合成產(chǎn)品為主，綜合提高各個體系產(chǎn)品的優(yōu)勢與性能。產(chǎn)品主要面向顯示領(lǐng)域、光通信、汽車電子、新能源、3C市場、軌道交通、智能穿戴等多個領(lǐng)域，客戶群體遍布于華東、華南、西南、日本、越南等地，納諾麥思將秉承提高"客戶生產(chǎn)效率，解決客戶實際問題"為目標(biāo)，將產(chǎn)品多樣化和復(fù)合化，以實現(xiàn)多維度的合作與共贏。