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ACF異方性導電膠的分類、性能、特點、配方及製備方法

異方性導電膠(AnisotropicConductiveFilm;ACF), 是一種基材A與基材B之間塗布貼合, 限定電流只能由垂直軸Z方向流通於基材A、B之間的一種特殊塗布物質。 目前ACF常用到的例如軟式排線、FilmOnGlass(FOG)薄膜軟板╱玻璃貼合制程等, 不同材質的電極藉由ACF的黏合, 同時限定電流只能從黏合方向(垂直方向)導通流動, 可以解決一些以往連接器無法處理的細微導線連接問題。

其特點在於Z軸電氣導通方向與XY絕緣平面的電阻特性具有明顯的差異性。 當Z軸導通電阻值與XY平面絕緣電阻值的差異超過一定比值後稱為可稱為良好的導電異方性。

導通原理: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軸方嚮導通之目的。

產品分類:

1.異方性導電膏。

2.異方性導電膜。 異方性導電膜(ACF)具有可以連續加工(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品形式。

主要組成:主要包括樹脂黏著劑、導電粒子兩大部分。 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晶片與基板間電極相對位置, 並提供一壓迫力量已維持電極與導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點, 但亦具有高熱膨脹性和高吸濕性缺點, 使其處於高溫下易劣化, 無法符合可靠性、信賴性之需求。 而熱固性樹脂如環氧樹脂(Epoxy)、Polyimide等, 則具有高溫安定性且熱膨脹性和吸濕性低等優點, 但加工溫度高且不易重工為其缺點, 但其可靠性高的優點仍為目前採用最廣泛之材料。

在導電粒子方面,

異方導電特性主要取決於導電粒子的充填率。 雖然異方性導電膠其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機率。

另外, 導電粒子的粒徑分佈和分佈均勻性亦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, 維持相同的導通電阻, 並同時避免部分電極未接觸到導電粒子, 導致開路的情形發生。 常見的粒徑範圍在3~5μm之間, 太大的導電粒子會降低每個電極接觸的粒子數, 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行成粒子聚集的問題, 造成粒子分佈密度不平均。

目前在可靠性和細間距化的趨勢下, 如COF和COG構裝所使用之異方性導電膠, 其導電粒子多表面鍍鎳鍍金之高分子塑膠粉末, 其特點在於塑膠核心具可壓縮性, 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;同時, 塑膠核心與樹脂基礎原料的熱膨脹性較為接近, 可以避免熱迴圈和熱衝擊環境時, 在高溫或低溫環境下, 導電粒子因與樹脂基礎原料的熱膨脹性差異減少與電極間的接觸面積, 導致導通電阻上升, 甚至於開路失效的情形發生。

對導電性能要求

1)導電粒子的要求是粒子的均一性、低抵抗性、復原率、硬度等。 (需根據電極的種類來選擇最好的粒子)

2)TCP入力側用的要求是硬度較高的金屬粒子及較低的抵抗值。

3)COG制程的要求是隨著LSI的高精密化, 點與點間的距離也愈來愈小。

4)對於小面積的產品而言, ACF之中的粒子數有需要增加。 若粒子數增加, 則鄰接端子間短路的防止是必要的.

5)對Binder材料而言, 環氧基樹脂的材料幾乎都使用它。 根據它的用途有低溫接著性、低吸濕性、repair性、高耐溫有各種不同的要求。 依各種不同的要求, 環氧基樹脂的選擇也會不同。

6)ACF電氣的導通, 基本上它是以導電粒子及電極的接觸而產生。 所以會要求很小的接觸抵抗。 因此、現今比碳纖維或金屬粉更被常使用的是, 粒子可固定的接著劑及熱膨脹係數的差很小的產品。

7)因為電極表面會有酸化皮膜或產生硬化等的因素, 所以有些場合希望使用金屬粒子。 各類型的選定之中,電極材質的考慮是有必要的。因此、一般而言,TTO電極裡,金屬電鍍樹脂粒子、酸化金屬電極裡金屬粒子可說是最被喜愛使用的。

對工藝要求

1)機械強度要求

1.黏著強度;2.可靠度要求;

2)電氣性質要求

1.適用電壓,電流大小;2.絕緣阻抗;3.接續阻抗

3)ACFthickness:15~45mm

4)Slittingwidth:1.5~3.5mm

5)Length:25,50,100m

各類型的選定之中,電極材質的考慮是有必要的。因此、一般而言,TTO電極裡,金屬電鍍樹脂粒子、酸化金屬電極裡金屬粒子可說是最被喜愛使用的。

對工藝要求

1)機械強度要求

1.黏著強度;2.可靠度要求;

2)電氣性質要求

1.適用電壓,電流大小;2.絕緣阻抗;3.接續阻抗

3)ACFthickness:15~45mm

4)Slittingwidth:1.5~3.5mm

5)Length:25,50,100m

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