異方性導電膠膜(Anisotropic Conductive Film;ACF)
2.1 何謂異方性導電膠:其特點在于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后,既可稱為良好的導電異方性。
2.2 導通原理:利用導電粒子連接IC芯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軸方向導通之目的。
2.3 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(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品形式。
2.4 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芯片與基板間電極相對位置,并提供一壓迫力量已維持電極與導電粒子間的接觸面積。
在導電粒子方面,異方導電特性主要取決于導電粒子的充填率。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,導電粒子的粒徑分布和分布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,并同時避免部分電極未接觸到導電粒子,導致開路的情形發(fā)生。常見的粒徑范圍在3~5μm之間,太大的導電粒子會降低每個電極接觸的粒子數(shù),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,造成粒子分布密度不平均。在導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料粉末,其特點在于塑料核心具可壓縮性,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,塑料核心與樹脂基礎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,在高溫或低溫環(huán)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,甚至于開路失效的情形發(fā)生。
一般ACF的熱壓條件,有以下需要注意:
1.溫度:是指實際料溫,也就是ACF實際接觸的溫度,而不是熱壓機的設定溫度。
2.秒數(shù):是指熱壓秒數(shù),舉例而言,需要180度15秒的條件,就表示ACF實際料溫要在第15秒內到達180度,一般也要求在前2秒升溫的溫度要到達180度的九成左右,也就是172度才算標準,之後持續(xù)升溫於第15秒時到達180度。
3.壓力:大致而言,有兩種計算方式,使用非IC介面的ACF,是以整體面積承受到的總力道去計算,而使用IC介面的ACF,是以IC上的BUMP(電極)總面積承受到的總力道去計算,所以時常會有人覺得為什麼有IC介面的熱壓力道都比其他介面的來的大就是這個原因。