ACF各向異性導電膜要發生作用,必須經過熱壓,即通過溫度,時間,壓力這三個必要條件使得ACF膠固化,導電粒子爆破達到導通效果,從而達到ACF的三個作用:粘接,絕緣,導通 。對于每一款ACF,都有其材料特性,所以對條件的要求也就存在一定的差異。所以如何根據不同的材料獲得合適的工藝條件,是至關重要的。
溫度是ACF各向異性導電膜發生作用中一個必需的條件,溫度是否合適直接影響了bonding效果及產品的可靠性。其影響內容主要包括以下幾個方面:
a. ACF固化率;b. IC粘接可靠性;c. 導電粒子的爆破效果
ACF對溫度曲線的要求:
溫度曲線是指ACF熱壓過程溫度隨時間變化的曲線。ACF樹脂膠的固化過程主要是膠材的質變過程,首先膠在高溫下溶化流動,此步是在非常短的時間內完成。隨即膠材在高溫下發生變化—固化。為了保證ACF有效固化,對ACF固化溫度曲線提出了特別要求—須在前2秒內達到目標固化溫度的90% 。如下圖所示。
ACF對溫度及固化率的要求:
上述溫度曲線主要是對升溫速度的要求,而ACF對溫度的另一個要求則是最終bonding溫度的要求。只有溫度達到一定高度后,ACF才會固化,所以主壓溫度的確定,必須達到ACF膠材固化的溫度。此溫度隨材料不同會有一定的差異。但從現在使用ACF型號來看,一般情況下均需要>180℃。 即只有達到此溫度,ACF才能有效固化。
ACF在達到有效的另一個問題就是固化率。在相同時間下,影響固化率的最大因素就是溫度。既包括升溫速度又包括最終固化溫度。固化率與溫度的關系可以概括為:在一定的升溫速度下,固化溫度越高,固化率越高,如圖7所示。一般情況下,為保證IC連接可靠性,ACF的固化率需要達到70%以上。若ACF固化率不足,則會造成以下影響:a. IC與LCD粘接可靠性降低,IC容易出現剝離現象;b. 固化率低產品容易形成壓貼氣泡,影響IC電性導通可靠性;c. ACF固化率低,在FOG過程或者焊接過程中容易造成ACF受熱形成IC 與ITO 間的氣泡。
COG壓貼氣泡
COG ACF 其他溫度要求:ACF貼敷及IC預壓溫度一般情況下為40~80℃。溫度最高不能超過90℃,因為在90度后ACF會發生性質改變,開始固化,影響主壓的bonding效果。
時間
COG過程,ACF對時間有3個工序的要求:ACF貼敷 ,IC預壓,IC主壓。其中ACF貼敷及預壓時間主要考慮實際效果,以及效率。一般情況下在1~3s之間。但隨著COG設備的運行速度提升,以及ACF性能的提高。
固化率與溫度時間的關系
粒子有效性
ACF導通是通過導電粒子達到IC與ITO電性導通的目的。但bonding 后什么樣的導電粒子才算是有效呢?
如前所述,導電粒子主要為鍍金塑膠球,而起導通作用的則主要是塑膠球外所鍍的金屬層。只有在導電粒子受力爆破的情況下,才能達到有效的導通效果。
有效爆破圖示
導通電阻:IC與ITO間的連接電阻大小可以體現粒子導通的有效性。在相同條件下,導通電阻越小,說明粒子有效性越高.COG工程要求連接電阻<5Ω.熱壓后z向形變量。
ACF 導電粒子在Z向受熱壓后發生形變,以4um直徑的粒子為例,如下圖9所示,當粒子Z向尺寸壓縮為2um左右時,可以達到最佳導通效果。
粒子爆破判定標準