ACF基本介紹

1 前言

隨著電子產(chǎn)品朝輕，薄，短，小化快速發(fā)展，各種攜帶式電子產(chǎn)品幾乎都已液晶顯示器作為顯示面板，特別是在攝錄放影機(jī)，筆記型計(jì)算機(jī)，大哥大或個(gè)人數(shù)字處理器等產(chǎn)品上，液晶顯示器已是重要的組成組件。液晶顯示器除了液晶面板外，在其外圍必須連動(dòng)驅(qū)動(dòng)芯片作為顯示訊號(hào)之控制用途。一般而言，液晶面板與驅(qū)動(dòng)IC系統(tǒng)的接口銜接技術(shù)大致可分為下列幾種：卷帶式晶粒自動(dòng)貼合技術(shù)(Tape Automated Bonding；TAB)、晶粒－玻璃接合技術(shù)(Chip on Glass；COG)、晶粒－軟板接合技術(shù)(Chip on Flex；COF)。

2 異方性導(dǎo)電膠膜(Anisotropic Conductive Film；ACF)

2.1 何謂異方性導(dǎo)電膠：其特點(diǎn)在于Z軸電氣導(dǎo)通方向與XY絕緣平面的電阻特性具有明顯的差異性。當(dāng)Z軸導(dǎo)通電阻值與XY平面絕緣電阻值的差異超過(guò)一定比值后，既可稱為良好的導(dǎo)電異方性。

2.2 導(dǎo)通原理：利用導(dǎo)電粒子連接IC芯片與基板兩者之間的電極使之成為導(dǎo)通，同時(shí)又能避免相鄰兩電極間導(dǎo)通短路，而達(dá)成只在Z軸方向?qū)ㄖ康摹?/P>

2.3 產(chǎn)品分類：1. 異方性導(dǎo)電膏。2. 異方性導(dǎo)電膜。異方性導(dǎo)電膜(ACF)具有可以連續(xù)加工(Tape-on-Reel)極低材料損失的特性，因此成為目前較普遍使用的產(chǎn)品形式。

2.4 主要組成：主要包括樹脂黏著劑、導(dǎo)電粒子兩大部分。樹脂黏著劑功能除了防濕氣，接著，耐熱及絕緣功能外主要為固定IC芯片與基板間電極相對(duì)位置，并提供一壓迫力量已維持電極與導(dǎo)電粒子間的接觸面積。

一般樹脂分為熱塑性樹脂與熱固性樹脂兩大類。熱塑性材料主要具有低溫接著，組裝快速極容易重工之優(yōu)點(diǎn)，但亦具有高熱膨脹性和高吸濕性缺點(diǎn)，使其處于高溫下易劣化，無(wú)法符合可*性、信賴性之需求。而熱固性樹脂如環(huán)氧樹脂(Epoxy)、Polyimide等，則具有高溫安定性且熱膨脹性和吸濕性低等優(yōu)點(diǎn)，但加工溫度高且不易重工為其缺點(diǎn)，但其可*性高的優(yōu)點(diǎn)仍為目前采用最廣泛之材料。
在導(dǎo)電粒子方面，異方導(dǎo)電特性主要取決于導(dǎo)電粒子的充填率。雖然異方性導(dǎo)電膠其導(dǎo)電率會(huì)隨著導(dǎo)電粒子充填率的增加而提高，但同時(shí)也會(huì)提升導(dǎo)電粒子互相接觸造成短路的機(jī)率。
另外，導(dǎo)電粒子的粒徑分布和分布均勻性亦會(huì)對(duì)異方導(dǎo)電特性有所影響。通常，導(dǎo)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(dǎo)電粒子間的接觸面積一致，維持相同的導(dǎo)通電阻，并同時(shí)避免部分電極未接觸到導(dǎo)電粒子，導(dǎo)致開路的情形發(fā)生。常見的粒徑范圍在3~5μm之間，太大的導(dǎo)電粒子會(huì)降低每個(gè)電極接觸的粒子數(shù)，同時(shí)也容易造成相鄰電極導(dǎo)電粒子接觸而短路的情形；太小的導(dǎo)電粒子容易行成粒子聚集的問(wèn)題，造成粒子分布密度不平均。在導(dǎo)電粒子的種類方面目前已金屬粉末和高分子塑料球表面涂布金屬為主。常見使用的金屬粉鎳(Ni)、金(Au)、鎳上鍍金、銀及錫合金等。
目前在可*性和細(xì)間距化的趨勢(shì)下，如COF和COG構(gòu)裝所使用之異方性導(dǎo)電膠，其導(dǎo)電粒子多表面鍍鎳鍍金之高分子塑料粉末，其特點(diǎn)在于塑料核心具可壓縮性，因此可以增加電極與導(dǎo)電粒子間的接觸面積，降低導(dǎo)通電阻；同時(shí)，塑料核心與樹脂基礎(chǔ)原料的熱膨脹性較為接近，可以避免熱循環(huán)和熱沖擊環(huán)境時(shí)，在高溫或低溫環(huán)境下，導(dǎo)電粒子因與樹脂基礎(chǔ)原料的熱膨脹性差異減少與電極間的接觸面積，導(dǎo)致導(dǎo)通電阻上升，甚至于開路失效的情形發(fā)生。

3 各廠商導(dǎo)電膠膜之差異

3.1 Sony ACF(Single Layer)
Casio發(fā)展出稱為Microconnector的先進(jìn)ACF技術(shù)，應(yīng)用在COF，COG接合上。此ACF材料主要是在導(dǎo)電粒子制作上有突破性發(fā)展。其導(dǎo)電粒子除了如一般在塑料核心表面鍍上金屬層之外，又再金屬層表面再涂布一層10nm厚的絕緣層，而此絕緣層則是由極細(xì)微的樹脂粒子所組成。
其發(fā)展材料之樹脂黏著劑可以為熱塑性或熱固性材料，然后將導(dǎo)電粒子加入做成膏狀物或薄膜狀產(chǎn)品。當(dāng)此材料貼附于軟板基板進(jìn)行熱壓制程時(shí)，導(dǎo)電粒子與芯片凸塊和軟板基板電極同時(shí)會(huì)壓破其接觸面的絕緣層(即Z軸方向)，但未接觸的XY平面方向之絕緣層則不會(huì)被壓破，保持其絕緣性。因此Casio相信，使用此種涂布絕緣層的導(dǎo)電粒子，可以提高異方性導(dǎo)電膠的粒子密度，達(dá)到細(xì)間距和低導(dǎo)通電阻的要求，而同時(shí)又不會(huì)有短路的情形發(fā)生。

3.2 Hitachi ACF(Double Layer)
針對(duì)細(xì)間距化的要求，日立化成則提出了雙層(Double Layer)結(jié)構(gòu)之ACF，雙層結(jié)構(gòu)之上層為未添加導(dǎo)電粒子的樹脂層，而下層則是含有單層導(dǎo)電粒子的排列。與傳統(tǒng)單層結(jié)構(gòu)之ACF相比，雙層結(jié)構(gòu)可以在不增加導(dǎo)電粒子密度的情形下，因下層局部粒子密度較高，使得電極單位接觸面積內(nèi)之粒子密度較高，同時(shí)在接近芯片凸塊區(qū)域，因局部粒子密度較低而降低了短路的情形發(fā)生。
在樹脂黏著劑方面，為了可*性的考量，日立化成在其產(chǎn)品上均選擇使用環(huán)氧樹脂系統(tǒng)已提高材料的黏著強(qiáng)度、玻璃轉(zhuǎn)移溫度及防濕性等特性。