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1、ACF使用接合原理 2011.10.221 ACF發(fā)展概況 驅(qū)動IC腳距縮小,ACF架構(gòu)須持續(xù)改良以提升橫向絕緣之特性1、HitachiChemical的架構(gòu)2、SonyChemical的架構(gòu) 驅(qū)動IC外型窄長化,ACF膠材之固化溫度須持續(xù)降低以減少Warpage效應(yīng) 貼子相關(guān)圖片:2 ACF發(fā)展概況 ACF的組成主要包含導(dǎo)電粒子及絕緣膠材兩部分,上下各有一層保護膜來保護主成分。使用時先將上膜(CoverFilm)撕去,將ACF膠膜貼附至Substrate的電極上,再把另一層PET底膜(BaseFilm)也撕掉。在精準(zhǔn)對位後將上方物件與下方板材壓合,經(jīng)加熱及加壓一段時間後使絕緣膠材固化,最後形
2、成垂直導(dǎo)通、橫向絕緣的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 ACF主要應(yīng)用在無法透過高溫鉛錫焊接的制程,如FPC、PlasticCard及LCD等之線路連接,其中尤以驅(qū)動IC相關(guān)應(yīng)用為大宗。舉凡TCP/COF封裝時連接至LCD之OLB(OuterLeadBonding)以及驅(qū)動IC接著於TCP/COF載板的ILB(InnerLeadBonding)制程,亦或采COG封裝時驅(qū)動IC與玻璃基板接合之制程,目前均以ACF導(dǎo)電膠膜為主流材料。3 驅(qū)動IC腳距縮小,ACF架構(gòu)須持續(xù)改良以提升橫向絕緣之特性 ACF中之導(dǎo)電粒子扮演垂直導(dǎo)通的關(guān)鍵角色,膠材中導(dǎo)電粒子數(shù)目越多或?qū)щ娏W拥捏w積越大,垂直方向的接觸電阻越小,導(dǎo)通效果也就越
3、好。然而,過多或過大的導(dǎo)電粒子可能會在壓合的過程中,在橫向的電極凸塊間彼此接觸連結(jié),而造成橫向?qū)ǖ亩搪?,使得電氣功能不正常?隨著驅(qū)動IC的腳距(Pitch)持續(xù)微縮,橫向腳位電極之凸塊間距(Space)也越來越窄,大大地增加ACF在橫向絕緣的難度。為了解決這個問題,許多ACF結(jié)構(gòu)已陸續(xù)被提出,以下針對目前兩大領(lǐng)導(dǎo)廠商的主要架構(gòu)做介紹:41.HitachiChemical的架構(gòu) 為了降低橫向?qū)ǖ臋C率,Hitachi使用了兩個方法,其一是導(dǎo)入兩層式結(jié)構(gòu),兩層式的ACF產(chǎn)品上層不含導(dǎo)電粒子而僅有絕緣膠材,下層則仍為傳統(tǒng)ACF膠膜結(jié)構(gòu)。透過雙層結(jié)構(gòu)的使用,可以降低導(dǎo)電粒子橫向觸碰的機率。然而,雙
4、層結(jié)構(gòu)除了加工難度提高之外,由於下層ACF膜的厚度須減半,導(dǎo)電粒子的均勻化難度也提高。 目前,雙層結(jié)構(gòu)的ACF膠膜為HitachiChemical的專利。除了雙層結(jié)構(gòu)之外,Hitachi也使用絕緣粒子,將絕緣粒子散布在導(dǎo)電粒子周圍。當(dāng)腳位金凸塊下壓時,由於絕緣粒子的直徑遠小於導(dǎo)電粒子,因此絕緣粒子在垂直壓合方向不會影響導(dǎo)通;但在橫向空間卻有降低導(dǎo)電粒子碰觸的機會。 52.SonyChemical的架構(gòu) 除了上述以結(jié)構(gòu)改良的方式來避免橫向絕緣失效以外,透過導(dǎo)電粒子的直徑縮小也可達成部分效果。導(dǎo)電粒子的直徑已從過去12um一路縮小至目前的3um,主要就在配合FinePitch的要求。隨著粒徑的縮小
5、,粒徑及金凸塊厚度的誤差值也必須同步降低,目前粒徑誤差值已由過去的1um降低至0.2um。 隨著驅(qū)動IC細腳距的要求,金凸塊的最小間距也持續(xù)壓低,目前凸塊廠商已經(jīng)可以做到20um左右的凸塊腳距。20um的腳距已使ACF橫向絕緣的特性備受挑戰(zhàn),F(xiàn)inePitch的技術(shù)瓶頸壓力似乎已經(jīng)落在ACF膠材的身上了。SonyChemical的方法是在導(dǎo)電粒子的表層吸附一些細微顆粒之樹脂,目的在使導(dǎo)電粒子的表面產(chǎn)生一層具絕緣功能的薄膜結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)的特性是,粒子外圍的絕緣薄膜在凸塊接點熱壓合時將被破壞,使得垂直方向?qū)ǎ恢领稒M向空間的導(dǎo)電粒子絕緣膜則將持續(xù)存在,如此即可避免橫向粒子直接碰觸而造成短路的現(xiàn)象。
6、Sony架構(gòu)的缺點是,當(dāng)導(dǎo)電粒子的絕緣薄膜在熱壓合時若破壞不完全,將使得垂直方向的接觸電阻變大,就會影響ACF的垂直導(dǎo)通特性。目前該結(jié)構(gòu)的專利屬於SonyChemical。 6 驅(qū)動IC外型窄長化,ACF膠材之固化溫度須持續(xù)降低以減少Warpage效應(yīng) 當(dāng)驅(qū)動IC以COG形式貼附在LCD玻璃基板上時,為避免占用太多LCD面板的額緣面積,并同時減少IC數(shù)目以降低成本,使得驅(qū)動IC持續(xù)朝多腳數(shù)及窄長型的趨勢來發(fā)展。然而,LCD無堿玻璃的膨脹系數(shù)約4ppm/遠高於IC的3ppm/,當(dāng)ACF膠材加熱至固化溫度反應(yīng)後再降回室溫時,IC與玻璃基板將因收縮比例不一致而使產(chǎn)生翹曲的情況,此即Warpage效應(yīng)
7、。Warpage效應(yīng)將使ACF垂直導(dǎo)通的效果變差,嚴(yán)重時更將產(chǎn)生Mura。Mura即畫面顯示因亮度不均而出現(xiàn)各種亮暗區(qū)塊的現(xiàn)象。 為降低Warpage效應(yīng),目前解決方案主要仍朝降低ACF的固化溫度來著手。以膨脹系數(shù)的單位ppm/來看,假使ACF固化溫度與室溫的差距降低,作業(yè)過程中IC及玻璃基板產(chǎn)生熱脹冷縮的差距比就會越小,Warpage效應(yīng)也將降低。 ACF固化溫度之特性主要受到絕緣膠材的成分所影響。絕緣膠材成分目前以B-Stage(膠態(tài))之環(huán)氧樹脂加上硬化劑為主流,惟各家配方仍多有差異。在膠材成分方面雖然較無專利侵權(quán)的問題,但種類及成分對產(chǎn)品之特性影響重大,故各家廠商均視配方為機密。ACF的許
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