和霭
范文一：异方性导电胶膜
异方性导电胶膜---ACF:
ACF -----具有粘著性、絕緣性的接著性材料中可使內部的導電粒子能夠均一的被分散成有薄膜狀、有導電的功能。根據加熱及加壓的方式使得導電粒子以及和它位置相對的電極相接觸，並使它的電氣能導通。可使兩個基板相連接、並使得電極之間的絕緣性能保持。(垂直方向電氣導通，水平方向有絶緣效果)。
User request item
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製程的要求是隨著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。 ACF spec request
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 ) ACF thickness: 15~45mm
4 ) Slitting width: 1.5~3.5mm
5 ) Length: 25,50,100m
ACF发展概况
ACF的组成主要包含导电粒子(微粒的金球)及绝缘胶材两部分，上下各有一层保护膜来保护主成分。金球按一定的比例分布在环氧树脂当中。金球的组成是这样的:金球的最里面是有机塑料球体，第二层是镍，第三层是金。也就是说金包着镍，镍包着塑料。通常这种各向异性导电胶除了环氧树脂、金球以外其中还与另外一种或几种催化剂混合在一起。在特定的温度条件下它会加速反应，在短暂的时间内形成固态(化学反应当中产生一种氨气体)。所以这种各向异性导电胶只能在特点的低温条件下保存。低温保存不是保证它不会化学反应而是延时反应时间而已。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(驱动电路柔性引带)/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
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。
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。 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Mura。Mura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。
范文二：RFID异方性导电胶CC3020
CC3020Technical Data Sheet
Product Model Conducore ?CC3020
Anisotropic conductive paste, heat-curing adhesive to contact flip chip (e.g. with Ni/Au-and galvanic Au-bumps)
Base
-modified epoxy resin
-one-part, heat curing, solvent-free, not filled
Use
-especially suitable for smart label and smart card
-fast curing at moderate temperatures (+140to +180°Cat the adhesive)
-high reliability at the test +85°C/85%relative humidity by the low water absorbtion
-very good adhesion on PET, FR 4, copper, aluminium and silver
Processing
-for bonding and electrical contacting of uncased semiconductors (ICs)in the Flip-Chip
technology
-the adhesive is ready-for-use on delivery, processing time at room temperature is 1weeks
-the adhesive will be applied through dispensing or stencil printing
-the process steps for the adhesive application are as follows:
-1. Application of adhesive to the substrate. It must be ensured that the adhesive layer has no
bubbles.
-2. Placing the semiconductor into the adhesive.
-3. At a temperature of +140to +180°Cat the adhesive, press the semiconductor with a
thermode and a defined pressure.
-4. By specifically high demands, a post-curing of 2min at +140°Cis recommended.
-the surface areas which are to be bonded must be dry, free of dust and grease as well as of
other contaminants
Curing
-the curing process needs e. g. 6to 19seconds at +140to +180°Cat the adhesive using a
thermode
-higher temperatures decrease, lower temperatures prolong the curing process and may
possibly change the properties of the cured product
-the minimum curing temperature is +120°C
-the actual curing times at respective temperatures are dependent on the time it takes to heat-
up the join parts, the heating time of the components must be added to the curing time of the
adhesive
-for curing times at recommended temperatures, see the technical data
Technical Data
Color
cured
particle type and surface greyish-brownish NiAu-particles
particle size [μm]
Density [g/cm3]
standard DELO 13
at room temperature (approx.23°C)
Viscosity [mPas]
at 23°C,rheometer, shear rate 101/s
pressing time [s]
at +210°Cadhesive temperature
tensile strength [MPa]
DIN EN ISO 527
elongation at tear [%]
DIN EN ISO 527
Young modulus [MPa]
DIN EN ISO 527
glass transition temperature [°C]
rheometer
coefficient of elongation [ppm/K]
TMA, in a temperature range of +30to +100°C
coefficient of elongation [ppm/K]
TMA, in a temperature range of +130to +160°C
water absorption [weight%]
corresponding to DIN EN ISO 62, 24h at room temperature (approx.23°C)
ion content Na+[ppm]
extraction
ion content K+[ppm]
extraction
ion content Cl-[ppm]
extraction
ion content F-[ppm]
extraction
Storage life
at room temperature (approx.23°C)in unopened original container storage life at ≤ +8°C approx. 2.5 1.3
26000 6
50
1.7
3300 135
61
180
0.4
<10><10><10><10 2weeks="">
in unopened original container
General
The data and information prov ided are based on tests performed under laboratory conditions. Reliable information about the behav iour of the product under practical conditions and its suitability for a specific purpose cannot be concluded from this.
It is the user’s responsibility to test the suitability of the product for the intended purpose by considering all specific requirements. Ty pe and physical and chemical properties of the materials to be processed with the product, as well as all actual influences occurring during transport, storage, processing and use, may cause deviations in the behav iour of the product compared to its behav iour under laboratory conditions. All data provided are typical average values or uniquely determined parameters measured under laboratory conditions.
The data and information prov ided are therefore no guarantee for specific product properties or the suitability of the product for a specific purpose.
Instructions for use
The instruction for use is available under following address:www.uninwell. com If requested we will also be pleased to send it to you.
Occupational health and safety
see material safety data sheet
Specification
see quality assurance test report
范文三：异方性导电胶膜
异方性导电胶膜 (ACF)
1 前言随着电子产品朝轻,薄,短,小化快速发展,各种携带式电子 产品几乎都以液晶显示器 , 作为显示面板,特别是在摄录放影机,笔 记型计算机, 移动终端或个人数字处理器等产品上, 液晶显示器已是 重要的组成组件。 液晶显示器除了液晶面板外, 在其外围必须连动驱 动芯片作为显示讯号之控制用途。一般而言,液晶面板与驱动 IC 系 统的接口衔接技术大致可分为下列几种:卷带式晶粒自动贴合技术 (Tape Automated Bonding ; TAB) 、晶粒-玻璃接合技术 (Chip on Glass ; COG) 、晶粒-软板接合技术 (Chip on Flex; COF) 。
2 异 方 性 导 电 胶 膜 异 方 性 导 电 胶 膜 (Anisotropic Conductive Film,ACF) ACF
2.1 何谓异方性导电胶:其特点在于 Z 轴电气导通方向与 XY 绝缘平 面的电阻特性具有明显的差异性。当 Z 轴导通电阻值与 XY 平面绝 缘电阻值的差异超过一定比值后,既可称为良好的导电异方性。 2.2 导通原理:利用导电粒子连接 IC 芯片与基板两者之间的电极使 之成为导通,同时又能避免相邻两电极间导通短路,而达成只在 Z 轴方向导通之目的。
2.3 产品分类:
1. 异方性导电膏。
2. 异 方 性 导 电 膜 。 异 方 性 导 电 膜 (ACF)具 有 可 以 连 续 加 工 (Tape-on-Reel)极低材料损失的特性,因此成为目前较普遍使用的产 品形式。
2.4 主要组成:主要包括树脂黏着剂、导电粒子两大部分。树脂黏着 剂功能除了防湿气,接着,耐热及绝缘功能外主要为固定 IC 芯片与 基板间电极相对位置, 并提供一压迫力量已维持电极与导电粒子间的 接触面积。 一般树脂分为热塑性树脂与热固性树脂两大类。 热塑性材 料主要具有低温接着, 组装快速极容易重工之优点, 但亦具有高热膨 胀性和高吸湿性缺点, 使其处于高温下易劣化, 无法符合可靠性、 信 赖性之需求。而热固性树脂如环氧树脂 (Epoxy)、 Polyimide 等,则具 有高温安定性且热膨胀性和吸湿性低等优点, 但加工温度高且不易重 工为其缺点,但其可靠性高的优点仍为目前采用最广泛之材料。
在导电粒子方面,异方导电特性主要取决于导电粒子的充填率。虽 然异方性导电胶其导电率会随着导电粒子充填率的增加而提高, 但同 时也会提升导电粒子互相接触造成短路的机率。 另外, 导电粒子的粒 径分布和分布均匀性亦会对异方导电特性有所影响。 通常, 导电粒子 必须具有良好的粒径均一性和真圆度, 以确保电极与导电粒子间的接 触面积一致, 维持相同的导通电阻, 并同时避免部分电极未接触到导 电粒子,导致开路的情形发生。常见的粒径范围在 3~5μm之间,太 大的导电粒子会降低每个电极接触的粒子数, 同时也容易造成相邻电 极导电粒子接触而短路的情形; 太小的导电粒子容易行成粒子聚集的 问题, 造成粒子分布密度不平均。 在导电粒子的种类方面目前已金属 粉末和高分子塑料球表面涂布金属为主。常见使用的金属粉镍 (Ni)、 金 (Au)、 镍上镀金、 银及锡合金等。 目前在可靠性和细间距化的趋势 下,如 COF 和 COG 构装所使用之异方性导电胶,其导电粒子多表 面镀镍镀金之高分子塑料粉末, 其特点在于塑料核心具可压缩性, 因 此可以增加电极与导电粒子间的接触面积, 降低导通电阻; 同时, 塑 料核心与树脂基础原料的热膨胀性较为接近, 可以避免热循环和热冲 击环境时, 在高温或低温环境下, 导电粒子因与树脂基础原料的热膨 胀性差异减少与电极间的接触面积, 导致导通电阻上升, 甚至于开路 失效的情形发生。 2.5 贴合工艺:平时导电粒子在黏合剂中均匀分布 , 互不接触 , 加之有一层绝缘膜 ,ACF 膜是不导电的 , 当对 ACF 膜加压、 加热后 (一般加压、加热分两次 , 第一次为临时贴在产品上 60 ℃ ~ 100 ℃ , (3~10) ×104 Pa ,2 s ~10 s 出货 , 第二次为部品搭载时约
150 ℃ ~200 ℃ ,(20~40) ×104 Pa ,10 s~20 s) 导电粒子绝缘膜破裂 , 并 互相在有线路的部分 (因为较无线路部分突起 ) 挤压在一起 , 形成导通 , 被挤压后的导电粒子体积是原来的 3~4 倍 (导电粒子体积不变,差 别在於原本是球体状, 经过热压後变成类似圆饼状, 让上下电极有更 多的面积接触到导电粒子 ), 加热使黏合剂固化 , 保持导通状态。 一般导 通部分电阻在 10 Ω以下 , 未导通部分相邻端子间在 100MΩ 以上。 3 主要 ACF 品牌及差异
3.1 Sony ACF(Single Layer)
Sony 发展出称为 Microconnector 的先进 ACF 技术,应用在 COF , COG 接合上。此 ACF 材料主要是在导电粒子制作上有突破性发展。 其导电粒子除了如一般在塑料核心表面镀上金属层之外, 又再金属层 表面再涂布一层 10nm 厚的绝缘层, 而此绝缘层则是由极细微的树脂 粒子所组成。其发展材料之树脂黏着剂可以为热塑性或热固性材料, 然后将导电粒子加入做成膏状物或薄膜状产品。 当此材料贴附于软板 基板进行热压制程时, 导电粒子与芯片凸块和软板基板电极同时会压 破其接触面的绝缘层 (即 Z 轴方向 ) , 但未接触的 XY 平面方向之绝缘 层则不会被压破,保持其绝缘性。因此 Sony 相信,使用此种涂布绝 缘层的导电粒子, 可以提高异方性导电胶的粒子密度, 达到细间距和 低导通电阻的要求,而同时又不会有短路的情形发生。
3.2 Hitachi ACF(Double Layer) 针对细间距化的要求, 日立化成则提 出了双层 (Double Layer)结构之 ACF , 双层结构之上层为未添加导电 粒子的树脂层, 而下层则是含有单层导电粒子的排列。 与传统单层结 构之 ACF 相比,双层结构可以在不增加导电粒子密度的情形下,因 下层局部粒子密度较高,使得电极单位接触面积内之粒子密度较高, 同时在接近芯片凸块区域, 因局部粒子密度较低而降低了短路的情形 发生。 在树脂黏着剂方面, 为了可靠性的考量, 日立化成在其产品上 均选择使用环氧树脂系统已提高材料的黏着强度、 玻璃转移温度及防 湿性等特性。
3.3 3M ACF
3.4 Toshiba ACF
3.5 TeamChem Company ACF16
冠品低温操作
ACF16:低温保存, -15℃ 以下 12个月,常温下 14天无碍,热压合 温度摄氏 80度,可应用于耐热性较低的 PET 膜, ITO 玻璃基材。 ACF16为海郑实业 2010年主力推出的异方性导电胶膜。 它与一般市 售 ACF 产品之最大不同之处在于其低温操作的特性。室温预贴,热 压皆可以 80°C 完成。 且接着后之电性阻抗低, 稳定性高, 可耐高温、 高湿及回焊。操作时,预贴在室温操作,之后再以 80°C x 5秒钟 -10
秒钟进行热压即可。 预贴及热压时请不要使用垫片, 因为垫片会使得 热传导变慢, 导致胶膜无法在短时间内达到热熔状态, 而产生接着不 良的问题。 热压后, 可藉由室温存放, 使树脂得以缓慢而持续的进行 分子键结反应, 其接着强度可随之逐渐增加。 如有需要, 亦可采用后 熟化反应,以提升其接着强度。后熟化可以使用 90°C x 60 分钟。如 果产品最终需要能通过高温回焊,则建议采用两段式后烤熟化︰ 90°C x 30 minutes至 150°C x 30 minutes,则接着强度可提升到 1.0 kg/cm 以上,也更能承受严苛的高温环境。此产品热压后具有可修 补性, 也就是当热压后, 如果因过度拉扯或操作不良的因素, 造成导 电性的问题时,可简单的再以 80°C x 5 seconds热压即可修补,而无 需重工。 如果因对位不良而需重工时, 只需以丙酮擦拭即可清除干净。 热压后, 可以由室温存放, 使树脂得以缓慢而持续的进行分子键结反 应,其接着强度可随之逐渐增加。此产品符合 RoHS & Halogen-free规范,且不 PFOS & PFOA。 3.6 UPAK ,ACF 玮锋为大中华地区第 一家量产 ACF 的厂商, 目前产品有 FOG(FPC on GLASS)、 FOB(FPC on PCB) 两种,而 COG(CHIP on GLASS) 则是已开发但成本过高不 适合进入市场。一般 ACF 的热压条件,有以下需要注意:1. 温度:是指实际料温,也就是 ACF 实际接触的温度,而不是热压机的设定 温度。 2. 秒数:是指热压秒数,举例而言,需要 180度 15秒的条件, 就示 ACF 实际料温要在第 15秒内到达 180度,一般也要求在前 2秒升温的温度要到达 180度的九成左右, 也就是 172度才算标准, 之 後持续升温於第 15秒时到达 180度。
压力:大致而言,有两种计算方式,使用非 IC 介面的 ACF ,是以整 体面积承受到的总力道去计算,而使用 IC 介面的 ACF ,是以 IC 上 的 BUMP(电极 ) 总面积承受到的总力道去计算, 所以时常会有人觉得 为什麼有 IC 介面的热压力道都比其他介面的来的大就是这个原因。 4 可靠性要求与测试 参见国家标准 GB18910-2008, IEC61747.5 ACF 的保存方法及使用期 :1、未开封之 ACF ,保存条件:-10~5℃ , 其使用期限为制造后六个月 (制造日期及保存条件下有效期 ACF 之 商标会注明 )2、 已开封品之保存条件:-10~5℃ 其使用期限为 SONY15天 HITACH30天已开封品,并裸露在空气中,保存之时间仅为 7天 ﹔未开封之产品如果保存在高温环境下,会缩短其有效使用期限。 3加速 ACF 的热固化﹔若超过了使用保证期限之过期品, 本公司规定 :不开封的 ACF 从出厂算起,不超过一年时间继用,超过一年报废, 已开封的 ACF 直接报废。 活性炭纤维(active carbon fiber )活性 炭纤维(ACF ) ,亦称纤维状活性炭,是性能优于活性炭的高效活性 吸附材料和环保工程材料。其超过 50%的碳原子位于内外表面,构 筑成独特的吸附结构, 被称为表面性固体。 它是由纤维状前驱体, 经 一定的程序炭化活化而成。 较发达的比表面积和较窄的孔径分布使得 它具有较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量, 且由于它可方便地加 工为毡、布、纸等不同的形状,并具有耐酸碱耐腐蚀特性,使得其一 问世就得到人们广泛的关注和深入的研究。 目前已在环境保护、 催化、 医药、军工等领域得到广泛应用。自 1962年美国专利首次涉及随后 美国 ORNL 使用活性炭纤维过滤放射性碘辐射以来,不同前驱体有
机纤维及其活性炭纤维的研究和应用得到快速发展。 美国、 英国、 前 苏联、特别是日本,是研究和使用 ACF 的大国,年产量近千吨。国 内的 ACF 研究起始于 80年代末期,到 90年代后期陆续出现工业化 装置。大多处于实验室研究阶段。制造方法:前驱体原料的不同, ACF 的生产工艺和产品的结构也明显不同。 ACF 的生产一般是将有 机前驱体纤维在低温 200 ℃ ~400 ℃ 下进行稳定化处理,随后进行 (炭 化 ) 活化。 常用的活化方法主要有:用 CO2或水蒸汽的物理活化法以 及用 ZnCI2, H3PO , H2PO4, KOH 的化学活化法,处理温度在 700 ℃ ~1 000 ℃ 间,不同的处理工艺 (时间,温度,活化剂量等 ) 对应 产品具有不同的孔隙结构和性能。用作 ACF 前驱体的有机纤维主要 有纤维素基, PAN 基,酚醛基,沥青基,聚乙烯醇基,苯乙烯 /烯烃 共聚物和木质素纤维等。 商业化的主要是前 4种。 结构特征:活性炭 纤维是一种典型的微孔炭(MPAC ) ,被认为是 “ 超微粒子、表面不规 则的构造以及极狭小空间的组合 ” , 直径为 10 μm~30 μm。 孔隙直接 开口于纤维表面, 超微粒子以各种方式结合在一起, 形成丰富的纳米 空间, 形成的这些空间的大小与超微粒子处于同一个数量级, 从而造 就了较大的比表面积。其含有的许多不规则结构 -杂环结构或含有表 面官能团的微结构, 具有极大的表面能, 也造就了微孔相对孔壁分子 共同作用形成强大的分子场, 提供了一个吸附态分子物理和化学变化 的高压体系。 使得吸附质到达吸附位的扩散路径比活性炭短、 驱动力 大且孔径分布集中,这是造成 ACF 比活性炭比表面积大、吸脱附速 率快、吸附效率高的主要原因。
功能化方法:功能化主要通过孔隙结构控制和表面化学改性来满足对 特定物质的高效吸附转化。 ACF 通常适用于气相和液相低分子量分 子 (MW=300以下 ) 的吸附。 当吸附剂微孔大小为吸附质分子临界尺寸 的两倍左右时,吸附质较容易吸附。孔径调整的目的就是使 ACF 的 细孔与吸附质分子尺寸相当 .
范文四：异方性导电胶ACF介绍
异方性导电胶膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)兼具单向导电及胶合固定的功能，目前使用于COG、TCP/COF、COB及FPC，其中尤以驱动IC相关之构装接合最受瞩目。根据日本JMS的调查，2006年全球ACF市场规模约488亿日圆，至2007年将成长至586亿日圆，历年成长率约在20,上下。随着驱动IC在Fine Pitch潮流的推动下，ACF的产品特性已逐渐成为攸关Fine Pitch进程的重要因素。本文将针对ACF就其产品发展概况、主要规格特性以及产业未来趋势等做一介绍。
?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。在精准对位后将上方物件与下方板材压合，经加热及加压一段时间后使绝缘胶材固化，最后形成垂直导通、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接着于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。
随着驱动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，由于下层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，由于绝缘粒子的直径远小于导电粒子，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
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;至于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于Sony Chemical。
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。随着粒径的缩小，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。
随着驱动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。
?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/?远高于IC的3ppm/?，当ACF胶材加热至固化温度反应后再降回室温时，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Mura。Mura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的固化温度来着手。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、接着强度乃至于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。
?ACF主要规格
投入ACF产品的日商计有Hitachi Chemical、Sony Chemical、Asahi Kasei(旭化成化学株式会社)及Sumitomo等;韩商则有LG Cable、SK Chemical及MLT等;国内厂商目前较积极的有玮锋，公司技术来自于工研院。ACF价格成本仅占LCD模块约1,的比重，价格低
但对面板质量却有决定性的影响，故面板厂更换新品的诱因较小。目前全球ACF市场由Hitachi Chemical及Sony Chemical所垄断，两家合计市占率超过九成以上。以下仅对两家领导厂商之主要产品规格做介绍。
?ACF适用Pitch之换算
由上表中可以发现，应用于金凸块接合的ACF规格中，找不到我们最关心的最小适用脚距数据。最小适用脚距除了决定于横向绝缘特性，此部份受到间距(Space)所影响外，尚须考虑垂直导通的要求。垂直导通效果的主要关键则在于金凸块接点可捕捉压合多少颗的导电粒子。由此可知，导电粒子密度及金凸块的电极面积为主要的影响因素。因此，要得知ACF的最小适用脚距就必须从规格表中的最小电极面积来着手。
以长宽比(Aspect Ratio)为7:1的金凸块为例，我们可以由最小电极面积(假设为A)推出最小电极宽度为(A/7)的平方根，将最小电极宽度加上最小间距，即可得到ACF的最小适用脚距。经由换算结果，在金凸块长宽比7:1的驱动IC应用下，Hitachi之AC-8604(COG)适用脚距30um、AC8408(COG)适用脚距30um、AC-217(COF)适用脚距25um;Sony之CP6030ID(COG)脚距限制则为35um。
由上列计算公式可以推知，金凸块的Aspect Ratio越大，ACF的最小适用脚距将越小。因此，金凸块厂在Fine Pitch的角色除了须将凸块的间距做小之外，也须提高金凸块的长宽比。
?不同的导电粒子各有其适用产品
导电粒子的种类可分为碳黑、金属球及外镀金属之树脂球等。碳黑为早期产品，目前使用已不多。金属球则以镍球为大宗，优点在于其高硬度、低成本，尖角状突起可插入接点中以增加接触面积;缺点则在其可能破坏脆弱的接点、容易氧化而影响导通等。为克服镍球之氧化问题，可在镍球表面镀金而成为镀金镍球。目前镍球之导电粒子多用于与PCB之连接，LCD面板之ITO电极连接则不适用，主要原因在于金属球质硬且多尖角，怕其对ITO线路造成损伤。
用于LCD Glass之ACF胶膜以镀金镍之树脂球为主流，由于树脂球具弹性，不但不会伤害ITO线路，且在加压胶合的过程中，球体将变形呈椭球状以增加接触面积。另外，外层涂布绝缘树脂之镀金镍树脂球属于Sony的专利，由于生产成本较高，该公司会根据不同应用给于适当参杂以节省成本。
?温度、压力、时间为压合固化之三要素
B-Stage(胶态)之ACF在加压加温至固化温度且历经一段时间后，绝缘胶材将反应成C-Stage(固态)。ACF在反应成固态后，内部导电粒子的相对位置及形变将定型，硬化之胶材也可担任Underfill的脚色，对内部电极接点形成保护的效果。在将ACF压合固化的三条件当中，温度与时间最为厂商所重视，温度参数如前述将影响Warpage效应;时间参数则直接影响工厂的生产效率。
由Hitachi及Sony Chemical的产品特性数据，压合温度已由过去动辄200?降低至180?，Hitachi也已推出160?的低温产品。压合时间通常会与压合温度成反比，温度越低则耗时越长。然而，随着技术进步，低温且同时具备低耗时的产品线也已陆续上市。
?结论
面板驱动IC在Fine Pitch的潮流下，不但必须要求金凸块厂的技术提升，对ACF质量的要求也日益严苛。相对于凸块厂必须面临缩小金凸块Pitch、提高金凸块之长宽比、增加凸块表面平整性等诸多压力，ACF厂面对的挑战也不小，归纳两项重要指标如下:
1.缩小ACF之适用Pitch。
2.降低ACF之固化温度。
ACF产品结合了物理结构及化学材料等诸多知识，长期以来掌控在日本厂商手中。目前日本厂商仍具垄断地位，韩商近来发展已稍有成果，国内厂商则仍进展有限。ACF为驱动IC封装的主流胶材，未来在高密度IC之覆晶封装的带动下，应用领域可望持续扩大。以ACF市场规模来看，对厂商切入的诱因或许不大。但若以技术推升的角度来看，国内厂商若要摆脱技术追随而成为领先者的角色，ACF的投入则不可免，因为ACF已成为IC产品在Fine Pitch演进下必须掌握的关键材料。(本文由台湾工业银行综合研究所王志方提供)
范文五：异方性导电胶 ACF介绍
异方性导电胶膜(ACF :Anisotropic Conductive Film)兼具单向导电及胶合固定的功能,目 前使用于 COG 、 TCP/COF、 COB 及 FPC ,其中尤以驱动 IC 相关之构装接合最受瞩目。根 据日本 JMS 的调查, 2006年全球 ACF 市场规模约 488亿日圆,至 2007年将成长至 586亿 日圆,历年成长率约在 20%上下。随着驱动 IC 在 Fine Pitch潮流的推动下, ACF 的产品特 性已逐渐成为攸关 Fine Pitch进程的重要因素。 本文将针对 ACF 就其产品发展概况、 主要规 格特性以及产业未来趋势等做一介绍。
■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。在精准对位后将上方物件与下方板材压合,经加热及加压一段 时间后使绝缘胶材固化,最后形成垂直导通、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 接着于 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。
随着驱动 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 于下层 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, 由于绝缘粒子的直 径远小于导电粒子, 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
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; 至于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于 Sony Chemical。
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。 随着粒径的缩小, 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 。
随着驱动 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。
■ 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/℃远高于 IC 的 3ppm/℃, 当 ACF 胶材加热至固化温 度反应后再降回室温时, 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 Mura 。 Mura 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 的固化温度来着手。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、接着强度乃至于 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。
■ACF 主要规格
投入 ACF 产品的日商计有 Hitachi Chemical、 Sony Chemical、 Asahi Kasei(旭化成化学株 式会社) 及 Sumitomo 等;韩商则有 LG Cable、 SK Chemical及 MLT 等;国内厂商目前较积 极的有玮锋,公司技术来自于工研院。 ACF 价格成本仅占 LCD 模块约 1%的比重,价格低
但对面板质量却有决定性的影响,故面板厂更换新品的诱因较小。目前全球 ACF 市场由 Hitachi Chemical及 Sony Chemical所垄断, 两家合计市占率超过九成以上。 以下仅对两家领 导厂商之主要产品规格做介绍。
■ACF 适用 Pitch 之换算
由上表中可以发现,应用于金凸块接合的 ACF 规格中,找不到我们最关心的最小适用脚 距数据。最小适用脚距除了决定于横向绝缘特性,此部份受到间距(Space )所影响外,尚 须考虑垂直导通的要求。 垂直导通效果的主要关键则在于金凸块接点可捕捉压合多少颗的导 电粒子。由此可知,导电粒子密度及金凸块的电极面积为主要的影响因素。因此,要得知 ACF 的最小适用脚距就必须从规格表中的最小电极面积来着手。
以长宽比(Aspect Ratio)为 7:1的金凸块为例,我们可以由最小电极面积(假设为 A ) 推出最小电极宽度为(A/7)的平方根,将最小电极宽度加上最小间距,即可得到 ACF 的最 小适用脚距。经由换算结果,在金凸块长宽比 7:1的驱动 IC 应用下, Hitachi 之 AC-8604 (COG ) 适用脚距 30um 、 AC8408(COG ) 适用脚距 30um 、 AC-217(COF ) 适用脚距 25um ; Sony 之 CP6030ID (COG )脚距限制则为 35um 。
由上列计算公式可以推知,金凸块的 Aspect Ratio越大, ACF 的最小适用脚距将越小。 因 此, 金凸块厂在 Fine Pitch的角色除了须将凸块的间距做小之外, 也须提高金凸块的长宽比。
■ 不同的导电粒子各有其适用产品
导电粒子的种类可分为碳黑、 金属球及外镀金属之树脂球等。 碳黑为早期产品, 目前使用 已不多。金属球则以镍球为大宗,优点在于其高硬度、低成本,尖角状突起可插入接点中以 增加接触面积; 缺点则在其可能破坏脆弱的接点、 容易氧化而影响导通等。 为克服镍球之氧 化问题,可在镍球表面镀金而成为镀金镍球。目前镍球之导电粒子多用于与 PCB 之连接, LCD 面板之 ITO 电极连接则不适用,主要原因在于金属球质硬且多尖角,怕其对 ITO 线路 造成损伤。
用于 LCD Glass 之 ACF 胶膜以镀金镍之树脂球为主流,由于树脂球具弹性,不但不会伤 害 ITO 线路,且在加压胶合的过程中,球体将变形呈椭球状以增加接触面积。另外,外层 涂布绝缘树脂之镀金镍树脂球属于 Sony 的专利,由于生产成本较高,该公司会根据不同应 用给于适当参杂以节省成本。
■ 温度、压力、时间为压合固化之三要素
B-Stage (胶态)之 ACF 在加压加温至固化温度且历经一段时间后,绝缘胶材将反应成 C-Stage (固态) 。 ACF 在反应成固态后,内部导电粒子的相对位置及形变将定型,硬化之胶 材也可担任 Underfill 的脚色,对内部电极接点形成保护的效果。在将 ACF 压合固化的三条 件当中, 温度与时间最为厂商所重视, 温度参数如前述将影响 Warpage 效应; 时间参数则直 接影响工厂的生产效率。
由 Hitachi 及 Sony Chemical的产品特性数据, 压合温度已由过去动辄 200℃降低至 180℃, Hitachi 也已推出 160℃的低温产品。 压合时间通常会与压合温度成反比, 温度越低则耗时越 长。然而,随着技术进步,低温且同时具备低耗时的产品线也已陆续上市。
■ 结论
面板驱动 IC 在 Fine Pitch的潮流下,不但必须要求金凸块厂的技术提升,对 ACF 质量的 要求也日益严苛。相对于凸块厂必须面临缩小金凸块 Pitch 、提高金凸块之长宽比、增加凸 块表面平整性等诸多压力, ACF 厂面对的挑战也不小,归纳两项重要指标如下:
1. 缩小 ACF 之适用 Pitch 。
2. 降低 ACF 之固化温度。
ACF 产品结合了物理结构及化学材料等诸多知识,长期以来掌控在日本厂商手中。目前 日本厂商仍具垄断地位,韩商近来发展已稍有成果,国内厂商则仍进展有限。 ACF 为驱动 IC 封装的主流胶材,未来在高密度 IC 之覆晶封装的带动下,应用领域可望持续扩大。以 ACF 市场规模来看,对厂商切入的诱因或许不大。但若以技术推升的角度来看,国内厂商 若要摆脱技术追随而成为领先者的角色, ACF 的投入则不可免,因为 ACF 已成为 IC 产品 在 Fine Pitch演进下必须掌握的关键材料。 (本文由台湾工业银行综合研究所王志方提供)
