Anisotroper leitfähiger Film - Anisotropic conductive film

Der anisotrope leitfähige Film (ACF) ist ein bleifreies und umweltfreundliches Klebstoffverbindungssystem, das üblicherweise bei der Herstellung von Flüssigkristallanzeigen verwendet wird, um die elektrischen und mechanischen Verbindungen von der Treiberelektronik zu den Glassubstraten des LCD herzustellen . Das Material ist auch in einer Pastenform erhältlich, die als anisotrope leitfähige Paste (ACP) bezeichnet wird, und beide sind als anisotrope leitfähige Klebstoffe (ACAs) zusammengefasst. In jüngerer Zeit wurden ACAs verwendet, um die Flex -to- Board- oder Flex-to-Flex-Verbindungen durchzuführen, die in elektronischen Handgeräten wie Mobiltelefonen, MP3-Playern oder bei der Montage von CMOS-Kameramodulen verwendet werden.

Geschichte

ACAs wurden Ende der 1970er und Anfang der 1980er Jahre mit Heißsiegelverbindern von Nippon Graphite Industries und ACFs von Hitachi Chemicals and Dexerials (früher bekannt als Sony Chemicals & Information Devices ) entwickelt. Derzeit gibt es viele Hersteller von Heißsiegelsteckverbindern und ACAs, aber Hitachi und Sony dominieren weiterhin die Branche in Bezug auf Marktanteile. Andere Hersteller von ACAs sind 3m , Loctite , DELO , Creative Materials, Henkel , Sun Ray Scientific, Kyocera, Three Bond, Panacol und Btech.

In den ersten Jahren wurden ACAs aus Kautschuk, Acryl und anderen Klebstoffverbindungen hergestellt, konvergierten jedoch schnell auf verschiedene Variationen von duroplastischen Epoxidharzen vom Biphenyltyp. Die erforderlichen Temperaturen waren jedoch mit 170-180 ° C relativ hoch, und die Marktführer Sony und Hitachi entwickelten und veröffentlichten Anfang der 2000er Jahre Materialien auf Acrylbasis, die die Aushärtungstemperaturen unter 150 ° C senkten und die Aushärtungszeiten in den 10–12 Sekunden hielten Reichweite. Weitere Fortschritte bei den verwendeten Acrylverbindungen verringerten in vielen Fällen die Aushärtungszykluszeiten auf unter 5 Sekunden, wo sie zum jetzigen Zeitpunkt verbleiben. Die technischen Datenblätter sind an allen oben aufgeführten Standorten der Hersteller erhältlich.

Der laufende Markt

ACF ist weiterhin der beliebteste Formfaktor für ACAs, was hauptsächlich auf die Fähigkeit zurückzuführen ist, das Materialvolumen, die Dichte der Partikel in jeder Probe und die Verteilung dieser Partikel innerhalb der Probe genau zu steuern. Dies gilt insbesondere für die traditionelle ACF-Hochburg der Display-Interconnects. ACF verzeichnete jedoch auch ein starkes Wachstum in der Display-Branche und in Bereiche, die lange Zeit von oberflächenmontierten Technologien dominiert wurden. Die Fähigkeit, Verbindungen auf sehr kleinem XYZ-Raum herzustellen, war der Haupttreiber dieser Erweiterung. Dies wurde durch die Fähigkeit unterstützt, unter bestimmten Bedingungen die Kosten entweder durch die Reduzierung der Anzahl der Komponenten oder des insgesamt verwendeten Materials erheblich zu senken.

ACPs werden häufig in Anwendungen der unteren Preisklasse verwendet, hauptsächlich beim Zusammenbau von Chips auf RFID-Antennensubstraten. Sie werden auch in einigen Board- oder Flex-Assembly-Anwendungen verwendet, jedoch auf einem viel niedrigeren Niveau als ACFs. Während ACPs im Allgemeinen kostengünstiger sind als ACFs, können sie nicht das gleiche Maß an Kontrolle hinsichtlich der Klebstoffmenge und Partikeldispersion wie ACF bieten. Aus diesem Grund ist es sehr schwierig, sie für Anwendungen mit hoher Dichte zu verwenden.

Technologieübersicht

Die ACF-Technologie wird in Chip-on-Glass (COG), Flex-on-Glass (FOG), Flex-on-Board (FOB), Flex-on-Flex (FOF) und Chip-on-Flex (COF) verwendet. Chip-on-Board (COB) und ähnliche Anwendungen für höhere Signaldichten und kleinere Gesamtpakete. ACPs werden normalerweise nur in COF-Anwendungen (Chip-on-Flex) mit geringen Dichten und Kostenanforderungen verwendet, z. B. für RFID-Antennen oder in FOF- und FOB-Baugruppen in Handheld-Elektronik. Insbesondere COG verwendet auch goldene Unebenheiten, um eine Verbindung zum Display herzustellen.

In allen Fällen wird das anisotrope Material, beispielsweise ein wärmehärtbares Harz, das leitende Partikel enthält, zuerst auf dem Basissubstrat abgeschieden. Dies kann unter Verwendung eines Laminierungsverfahrens für ACF oder entweder eines Ausgabe- oder Druckverfahrens für ACP erfolgen. Die Vorrichtung oder das sekundäre Substrat wird dann in Position über dem Basissubstrat platziert und die beiden Seiten werden zusammengedrückt, um das sekundäre Substrat oder die sekundäre Vorrichtung auf dem Basissubstrat zu montieren. In vielen Fällen wird dieser Montageprozess ohne Wärme oder mit einer minimalen Wärmemenge durchgeführt, die gerade ausreicht, um zu bewirken, dass das anisotrope Material leicht klebrig wird. Bei Verwendung eines duroplastischen Harzes, das leitende Partikel enthält, werden die Partikel zwischen markanten Punkten, wie z. B. Elektroden, zwischen dem Substrat und dem Bauteil eingeschlossen, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen diesen hergestellt wird. Andere Partikel sind durch das duroplastische Harz isoliert. In einigen Fällen wird dieser Montageschritt übersprungen und die beiden Seiten gehen direkt zum Verbindungsabschnitt des Prozesses. Bei der Massenfertigung würde dies jedoch zu Ineffizienzen im Herstellungsprozess führen, so dass das direkte Kleben normalerweise nur im Labor oder bei der Herstellung im kleinen Maßstab erfolgt.

Das Verkleben ist der dritte und letzte Prozess, der zur Fertigstellung einer ACF-Baugruppe erforderlich ist. In den ersten beiden Prozessen können die Temperaturen von Umgebungstemperatur bis 100 ° C reichen, wobei die Wärme 1 Sekunde oder weniger angewendet wird. Zum Verkleben ist die erforderliche Wärmeenergiemenge höher, da zuerst der Klebstoff fließen und die beiden Seiten in elektrischen Kontakt kommen müssen, um dann den Klebstoff auszuhärten und eine dauerhaft zuverlässige Verbindung herzustellen. Die für diese Prozesse erforderlichen Temperaturen, Zeiten und Drücke können variieren, wie in der folgenden Tabelle gezeigt.

Tabelle 1 : Allgemeine ACF-Montagebedingungen

Baugruppentyp Klebstoffart Zeit (Sek.) Temperatur (° C) Druck
Flex-on-Glass (FOG) Epoxid 10-12 170–200 2-4MPa ▲
Chip-on-Glass (COG) Epoxid 5–7 190–220 50-150 MPa ※
Chip-on-Flex (COF) Epoxid 5–10 190–220 30-150 MPa ※
Flex-on-Board (FOB) Epoxid 10-12 170–190 1-4MPa ▲
Flex-on-Board (FOB) Acryl 5–10 130–170 1-4MPa ▲
Flex-on-Flex (FOF) Epoxid 10-12 170–190 1-4MPa ▲
Flex-on-Flex (FOF) Acryl 5–10 130–170 1-4MPa ▲

▲ Die Drücke für flexible Baugruppen (FOG, FOB, FOF) werden über den gesamten Bereich unter dem Bondkopf gemessen.

※ Die Drücke für Chip-Baugruppen (COG, COF) werden auf der kumulierten Oberfläche der Höcker auf dem Chip berechnet.

Siehe auch

Verweise

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