什么是ACF ?
ACF可以提供細間距,高可靠性冷互連,當前已經廣泛用于諸如液晶顯示器(LCD)的平面面板顯示器(FPD)。其中ACF在薄膜電子晶體管(TFT)液晶顯示器,TFT液晶顯示器的外引線鍵合(OLB)互連,以及倒裝芯片封裝(FCP)中已經產業化,在薄膜上芯片(COF),玻璃上芯片(COG)以及塑料LC互連方面正在發展之中。其中應用最廣泛的領域則是COG。COG ACF隨著整個行業的發展,其適應性也越來越向小Pitch,小面積發展。
ACF全稱Anisotropic Conductive Film, 即異方性導電膠。ACF是一種可以在短時間內達到導電性連接的材料。SONY于1973年設計銷售了世界上第一款ACF。ACF其特點在于縱向受力方向即Z方向電氣導通 ,而在橫向平面即X、Y面具有明顯的高阻抗特性。其顯著特點可以短時間壓著,接著的可靠性高,耐熱性能好,通過回流焊爐仍能保持良好的接著可靠性,易接著細微間距線路,易接著微小端子,方便接著相鄰間距小的芯片。
ACF所起到的主要作用:導電,絕緣,粘接。
COG ACF采用卷裝,COG使用的ACF主要是三層結構:Cover film,Base film,ACF。其中ACF尺寸及卷軸主要規格如下:
ACF長度:一般使用為50m。其他規格包括:25m,100m,200m。
ACF寬度:ACF可以提供的寬度1.0~20mm。現在COG使用最多的規格主要為:1.5mm,2.0mm,2.5mm,3.0mm,3.5mm。
卷軸規格:
標準外徑為:Φ 125mm (其他可能有Φ 95,135,145,155,230mm)
標準內徑為:Φ 25.4mm(除此外可能有Φ 18.5mm)
注:關于產品寬度,長度,卷軸尺寸等若有特殊要求,可以與供應商協商制作。
導電粒子規格:
導電粒子的直徑大小主要有:3um、3.5um、4um、5um等。
ACF層結構中,2層cover film 主要起保護作用,而主要結構為ACF層。ACF層內包括樹脂膠,導電粒子及其它添加劑,其構成比例主要由ACF的用途及使用條件決定。
樹脂黏著劑
樹脂黏著劑除了防濕氣、接著、耐熱及絕緣等功能外主要作為固定IC晶片與基板間電極相對位置,并提供一定壓迫力量以維持電極與導電粒子間的接觸面積。
樹脂一般分為熱塑性樹脂與熱固性樹脂兩大類。熱塑性材料具有低溫接著,組裝快速極容易重工等優點,但亦具有高熱膨脹性和高吸濕性等缺點,同時在高溫下亦劣化,無法符合可靠性,信賴性的需求。而熱固性樹脂如環氧樹脂等,則具有高溫穩定性、熱膨脹性低和吸濕性低等優點,但加工溫度高且不易重工為其缺點,高的可靠性使其仍為目前最廣泛的材料。
導電粒子
在導電粒子方面,異方導電特性主要取決于導電粒子的充填率,雖然異方性導電膠的導電率會隨著導電粒子充填率的增加而提高,但同時也會提升導電粒子互相接觸造成短路的概率。
另外,導電粒子的粒徑分布和分布均勻性會對異方導電特性有所影響。通常,導電粒子必須具有良好的粒徑均一性和真圓度,以確保電極與導電粒子間的接觸面積一致,以維持相同的導電電阻,同時避免部分電極為接觸到導電粒子,導致開路的發生。常見的粒徑在3~5μm之間,太大的導電粒子會降低每個電極的粒子數,同時也容易造成相鄰電極導電粒子接觸而短路的情形;太小的導電粒子容易形成粒子聚集的問題,造成粒子分布密度不均。
目前在高可靠性和細間距化的趨勢下, COG所使用的異方性導電膠,其導電粒子多為表面鍍鎳鍍金的高分子塑膠粉末,中心為塑膠球,在外鍍鎳金。其特點在于塑膠核心具有可壓縮性,因此,可以增加電極與導電粒子間的接觸面積,降低導通電阻。
為了達到預防ACF導電粒子造成橫向短路的情況,COG ACF現在較多采用了ACF層雙層結構來達到此目的。
COG ACF導通原理
ACF working mechanism
利用導電粒子連接IC晶片與基板兩者之間的電極使之成為導通,同時又能避免相鄰兩電極間導通短路,而達成只在Z軸方向導通的目的。如圖所示。