ACF使用之接合原理.ppt

ACF使用接合原理,2011.10.22,■ ACF发展概况,■ 驱动IC脚距缩小，ACF架构须持续改良以提升横向绝缘之特性,1、Hitachi Chemical的架构,2、Sony Chemical的架构,■ 驱动IC外型窄长化，ACF胶材之固化温度须持续降低以减少Warpage效应,■ 贴子相关图片:,■ ACF发展概况,ACF的组成主要包含导电粒子及绝缘胶材两部分，上下各有一层保护膜来保护主成分使用时先将上膜（Cover Film）撕去，将ACF胶膜贴附至Substrate的电极上，再把另一层PET底膜（Base Film）也撕掉在精准对位後将上方物件与下方板材压合，经加热及加压一段时间後使绝缘胶材固化，最後形成垂直导通、横向绝缘的稳定结构 ACF主要应用在无法透过高温铅锡焊接的制程，如FPC、Plastic Card及LCD等之线路连接，其中尤以驱动IC相关应用为大宗举凡TCP/COF封装时连接至LCD之OLB（Outer Lead Bonding）以及驱动IC接著於TCP/COF载板的ILB（Inner Lead Bonding）制程，亦或采COG封装时驱动IC与玻璃基板接合之制程，目前均以ACF导电胶膜为主流材料。

■ 驱动IC脚距缩小，ACF架构须持续改良以提升横向绝缘之特性,ACF中之导电粒子扮演垂直导通的关键角色，胶材中导电粒子数目越多或导电粒子的体积越大，垂直方向的接触电阻越小，导通效果也就越好然而，过多或过大的导电粒子可能会在压合的过程中，在横向的电极凸块间彼此接触连结，而造成横向导通的短路，使得电气功能不正常随著驱动IC的脚距（Pitch）持续微缩，横向脚位电极之凸块间距（Space）也越来越窄，大大地增加ACF在横向绝缘的难度为了解决这个问题，许多ACF结构已陆续被提出，以下针对目前两大领导厂商的主要架构做介绍：,1. Hitachi Chemical的架构为了降低横向导通的机率，Hitachi使用了两个方法，其一是导入两层式结构，两层式的ACF产品上层不含导电粒子而仅有绝缘胶材，下层则仍为传统ACF胶膜结构透过双层结构的使用，可以降低导电粒子横向触碰的机率然而，双层结构除了加工难度提高之外，由於下层ACF膜的厚度须减半，导电粒子的均匀化难度也提高 目前，双层结构的ACF胶膜为Hitachi Chemical的专利除了双层结构之外，Hitachi也使用绝缘粒子，将绝缘粒子散布在导电粒子周围。

当脚位金凸块下压时，由於绝缘粒子的直径远小於导电粒子，因此绝缘粒子在垂直压合方向不会影响导通；但在横向空间却有降低导电粒子碰触的机会2.Sony Chemical的架构 除了上述以结构改良的方式来避免横向绝缘失效以外，透过导电粒子的直径缩小也可达成部分效果导电粒子的直径已从过去12um一路缩小至目前的3um，主要就在配合Fine Pitch的要求随著粒径的缩小，粒径及金凸块厚度的误差值也必须同步降低，目前粒径误差值已由过去的±1um降低至±0.2um 随著驱动IC细脚距的要求，金凸块的最小间距也持续压低，目前凸块厂商已经可以做到20um左右的凸块脚距20um的脚距已使ACF横向绝缘的特性备受挑战，Fine Pitch的技术瓶颈压力似乎已经落在ACF胶材的身上了Sony Chemical的方法是在导电粒子的表层吸附一些细微颗粒之树脂，目的在使导电粒子的表面产生一层具绝缘功能的薄膜结构此结构的特性是，粒子外围的绝缘薄膜在凸块接点热压合时将被破坏，使得垂直方向导通；至於横向空间的导电粒子绝缘膜则将持续存在，如此即可避免横向粒子直接碰触而造成短路的现象 Sony架构的缺点是，当导电粒子的绝缘薄膜在热压合时若破坏不完全，将使得垂直方向的接触电阻变大，就会影响ACF的垂直导通特性。

目前该结构的专利属於Sony Chemical■ 驱动IC外型窄长化，ACF胶材之固化温度须持续降低以减少Warpage效应,当驱动IC以COG形式贴附在LCD玻璃基板上时，为避免占用太多LCD面板的额缘面积，并同时减少IC数目以降低成本，使得驱动IC持续朝多脚数及窄长型的趋势来发展然而，LCD无碱玻璃的膨胀系数约4ppm/℃远高於IC的3ppm/℃，当ACF胶材加热至固化温度反应後再降回室温时，IC与玻璃基板将因收缩比例不一致而使产生翘曲的情况，此即Warpage效应Warpage效应将使ACF垂直导通的效果变差，严重时更将产生MuraMura即画面显示因亮度不均而出现各种亮暗区块的现象 为降低Warpage效应，目前解决方案主要仍朝降低ACF的固化温度来著手以膨胀系数的单位ppm/℃来看，假使ACF固化温度与室温的差距降低，作业过程中IC及玻璃基板产生热胀冷缩的差距比就会越小，Warpage效应也将降低ACF固化温度之特性主要受到绝缘胶材的成分所影响绝缘胶材成分目前以B-Stage（胶态）之环氧树脂加上硬化剂为主流，惟各家配方仍多有差异在胶材成分方面虽然较无专利侵权的问题，但种类及成分对产品之特性影响重大，故各家厂商均视配方为机密。

ACF的许多规格如硬化速度、黏度流变性、接著强度乃至於ACF固化温度等，莫不受到绝缘胶材的成分所决定目前在诸多特性之中，降低ACF固化温度已成为各家厂商最重要的努力方向，此特性也是关乎厂商技术高低的重要指标■ 贴子相关图片:,。