ACF(异方性导电胶)介绍
异方性导电胶膜的基本原理和主要问题解析
异方性导电胶膜(ACF)的基本原理和主要问题解析: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已液晶显示器作为显示面板，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。
本文主要介绍连接液晶面板与IC连接一种主流方式晶粒－玻璃接合技术(Chip on Glass；COG)使用的导电材料异方性导电胶膜(Anisotropic Conductive Film；ACF)，以下简称为ACF。
一、ACF基本原理1.1材料介绍1.1.1何谓异方性导电膜：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。
1.1.2ACF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。
1.2基本原理1.2.1导通原理：利用导电粒子连接IC芯片与LCD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。
注：LCD面板(包括面偏光片和底偏光片);IC(集成电路):驱动和控制LCD显示;ACF(异方性导电膜):将IC与LCD或FPC与LCD连接;FPC(柔性线路板):连接和导电作用1.2.2ACF主要参数对bonding的影响：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。
此外，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。
ACF-AC22低温压合异方性导电胶技术资料MSDS
3. Hazards identification hazardous. 4. First aid measures No special measures. 5. Fire fighting measures No special requirement. 6. Accidental release measures No special measures.
電阻量測結果顯示於下表中。
pad a-a b-b c-c d-d e-e f-f trace length (mm) 54 72 92 112 126 152 R (Ω) 0.55 0.73 0.91 1.09 1.25 1.47
將此結果作圖如 Figure 1，可觀察到電阻（resistance）與線路長度（trace length） 存在著極為一致的線性關係，其相關係數高達 0.9991。Figure 1 中之斜線與 y-軸 之截距 0.0457 Ω即為 AC22 在此測試線路上之接點電阻。 由於此排線為 4-mil （0.1 mm） AC22 塗佈寬度為 2 mm， 線寬， 我們可計算出 AC22 接觸面積為 0.1 x 2 mm² = 0.2 * 10-6 m²。由接點電阻及接觸面積即可計算出 AC22 的接點阻抗值（contact resistivity）為：0.0457 Ω x 0.2 * 10-6 m² ≈ 0.01 µΩ·m²。一個非常低的接點阻抗值。
ACF (Anisotropic Conductive Film) 異方性導電膠膜 - AC22 產品特色
AC22 為一異方性導電 膠膜。 它與一般市售 ACF 產品之最大不同 之處在於其低溫操作 °C 的特性。熱壓以 100 100° x 5 秒完成。且接著後 之電性阻抗低， 穩定性 高，可耐高溫、高溼及 回焊。 此產品於垂直塗膜方向 (z- direction) 具有導電性，但是在塗膜方向 (x & y direction) 卻具有電絕緣性，可使用於精密排線之聯接。 此產品之操作極為簡易，設備只需使用恆溫 hot-bar 機。操作時，預貼建議以 20-60°C x 2 秒鐘操作，熱壓以 100°C x 5 秒鐘進行即可。 熱壓後，可藉由室溫存放，使樹脂得以緩慢而持續的進行分子鍵結反應，其接著 強度可隨之逐漸增加。如有需要，亦可採用後熟化反應，以提升其接著強度。 後 熟化可以使用 90°C x 60 分鐘。如果產品最終需要能通過高溫回焊，則建議採用 兩段式後烤熟化︰90°C x 30 minutes�150°C x 30 minutes，則接著強度可提升到 1.0 kg/cm 以上，也更能承受嚴苛的高溫環境。 此產品熱壓後具有可修補性，也就是當熱壓後， 如果因過度拉扯或操作不良的因 1 x 基材B 基材 A y z 電流只於z-方向導通
ACF 简介_Lin Yang_20120616
ACF 工艺介绍
I
Innovation
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
Bonding过程
ACF 工艺介绍
I
Innovation
ACF的重要辅助材料
ACF工艺的辅助材料很多，但其中最重要的是silicon rubber,俗称硅胶 带，另一种是teflon（聚四氟乙烯）。
ACF 发展趋势
I
Innovation
ACF的技术朝着一个方向发展，那就是导电粒子越做越小， 稳定性越来越好，同时应该将维修难度降低的方向发展。
ACF 工艺介绍
ACF的验证项目及验证标准
I
Innovation
ACF制程中，最为重要的几个参数：温度、压力、下压时间、热 压头下落速度、热压头及治具的平整度，热压头的受热均匀度。
验证项目：
1、粘接性：使用拉拔力测试 2、粒子接触性：使用cross section 3、胶材固话率：使用差热分析法计算化学反应率 4、导电阻抗： 测量电阻 5、冷热循环冲击实验
I
Innovation
ACF 簡介
FAE 2012/6/13
Outline
ACF 功能 ACF 构成 ACF 工艺介绍 ACF 生产条件 ACF 的设备选型条件 ACF 的发展趋势
I
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ACF 功能
I
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异方性导电胶膜 —— ACF（Anisotropic Conductive Film） 是在聚合物基体中掺入一定量的导电粒子而形成的薄膜。
ACF导电胶参数和用途
ACF导电胶参数和用途日立ACF AC-7206U-18 参数及使用说明密封-10度C~-5度C保存，ACF开封后使用前请解冻30—60分钟，ACF解冻成室温时再开封 .ACF开封后在没有用完情况下，请密封后放入冰箱。
刚从厂家收到货后，最佳使用是请放入冰箱后冷藏后再使用。
ACF胶若出现胶全硬化，失去粘性，取不出来，胶体跟保护层分离困难等即为变质或失效，请停止使用，更换新的ACF胶若用ACF封装ITO密度很大即ITO之间间距很小的产品时若多次使用均出现封装失败请更换为导电粒子密度大的ACF胶如:AC7246等经过长期实践证明AC-7206U-18能适用各种尺寸各种型号的常见液晶屏，仅有极少数高分辨率ITO间距极小的屏不能完全适应。
ACF胶是用于液晶面板的TAB或COG的邦定。
其中要求的技术含量比较高，用到的TAB或COG邦定机器也是要求性能及精度比较高的。
也要懂得ACF特性，使用起来才得心应手。
由于自己的技术不到位，或者在维修过程还有其它问题存在比如：TAB的清洗不干净，或损坏；热压机的温度及压力没有调试好刀头与面板之间平衡度没调好；或者在比较大灰尘空间操作（ACF是最好在无尘空间操作），都会造成邦定不成功。
以下为各种ACF用途日立TAB/FOG玻璃: AC-7106u-25 AC-7206U-18COG : AC-8955YW-23 AC-8956PCB板 : AC-2051 AC-2056R-35索尼系列：COG: CP6920F CP6920F3 CP6020TAB/FOG玻璃 : CP9731ACF 制程要點簡介ACF 固化強度,深度與溫度時間的關系。
ACF固化強度決定其制程拉力值反應大小,固化深度,強度與積溫值成正比。
積溫值:時間×溫度。
ACF拉力值反應與制程壓力的關系。
因為ACF拉力與積溫值相關,壓力對ACF拉力值效果影響如圖,根據其結構示意,壓力越大,ACF溢膠就越多,Bump間ACF越少,其拉力反應越低。
ACF的原理和使用
ACF的原理和使用杨旭2008.06.20主要内容�ACF的用途和简介�ACF的结构及原理�ACF的使用�ACF的发展趋势一. ACF的用途和介绍1.ACF （Anisotropic Conductive Film）介绍异方性导电胶ACF is connection material atshort time between electricterminals with less than 100um.Sony Chemicals succeeded indeveloping and selling ACF first1973.in the world in 1973in the world in（COG、COB、FOG、FOB、FOF等）二、ACF 的结构及原理1、ACF的结构示意图FOG ACF无此层FOG ACF无此层2、ACF的结构介绍1）COG使用的ACF主要是三层结构：Cover film，Base film，ACF2）FOG使用的ACF主要是两层结构： Base film，ACF3）其中ACF尺寸及卷轴主要规格如下：a. ACF长度：一般使用为50m。
其他规格包括：25m，100m，200m。
b. ACF宽度：ACF可以提供的宽度1.0~20mm。
现在COG使用最多的规格主要为：1.5mm，2.0mm，2.5mm，3.0mm，3.5mm。
c. 卷轴规格：标准外径为：Φ 125mm （其他可能有Φ 95，135，145，155，230mm）标准内径为：Φ 25.4mm（除此外可能有Φ 18.5mm）注：关于产品宽度，长度，卷轴尺寸等若有特殊要求，可以与供应商协商制作。
d. 导电粒子规格：导电粒子的直径大小主要有： 2.8um3um、3.5um、4um、5um等3、ACF的主要原材料介绍1）ACF主要的两种原材料是：金球和树脂A、树脂作用：树脂黏着剂除了防湿气、接着、耐热及绝缘等功能外主要作为固定IC晶片与基板间电极相对位置，并提供一定压迫力量以维持电极与导电粒子间的接触面积特性：ACF所使用的树脂是属于热固性树脂类的环氧树脂，具有高温稳定性、热膨胀性低和吸湿性低等优点，但由于高温固化的特性不易重工B、金球：作用：主要是起导通作用，有效连接两者的相对应的电路种类：主要是以金属粉末和高分子塑胶球（具有弹性）表面涂布金属为主，常见的金属粉末为镍、金、镍上镀金、银和锡等，目前COG所使用的ACF，其导电粒子多为在高分子塑胶球表面镀镍镀金导电金球的表面处理：导电金球表面绝缘处理和导电金球表面不加绝缘处理而导电粒子根据表面的处理，可以大概分为两类，一为表面经过绝缘处理措施或者增加绝缘层，此种粒子在防止横向短路有着非常的优势。
ACF(异方性导电胶)介绍
Insulation layer Au Ni
Resi n
GIANT PLUS
GIANT PLUS
ACF之三大功能
導通 絕緣 黏著
Conductive Particle Adhesive
ACF
Film Cu ITO
Substrate
GIANT PLUS
ACF選擇標準
Panel bump space(大於ACF Spec MIN space) Contact area(大於ACF Spec MIN area)
異方性導電膠(Anisotropic Conductive Film )之外觀
a. 二層型 ACF層+離層 (Ex: Hitachi)
ACF Separator
Adhesive film Conductive particle
b.三層型 ACF層+離層+保護層 (Ex: Sony)
Cover film ACF Separator
異方性導電膠介紹
( Anisotropic Conductive Film )
GIANT PLUS
COG type
ACF 應用之產品型態
Driver IC FPC
ACF
TAB type
Passive components (Resist, capacitor)
TAB
ACF
COF type
ACF
GIANT PLUS
GIANT PLUS
3.對位後假壓著
(Ex: TAB 120 ±100C, 1.5sec, 10kg/mm2)
Heating head
4.本壓著
Film or chip
ACF
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。
ACF材料特性及使用参数介绍
Hitachi ACF
使用製程: 8: COG 9 ,2 :PCB 7, 4 :OLB
離型紙種類
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No:FM-000135-Ver.06
ACF參數設定-原理
特性參數: 溫度&時間=> 提供足夠熱熔量讓ACF膠由固体=>液体=>固化 壓力=> 讓導電粒子變形
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No:FM-000135-Ver.06
ACF 材料特性與使用參數介紹
No:FM-000135-Ver.06
Contents 1.What is ACF? 2.各製程使用之ACF. 3.ACF 參數設定. 4.ACF使用注意事项
2
No:FM-000135-Ver.06
What is ACF ?
ACF (Anisotropic Conductive Film)---異方向性導電膠
4. ACF在拆封情況下，須以膠帶封口，可於232℃/ 605%RH的條件 下，保存2Weeks可用。
（備註：目前為了管控的方便，拆封後不用的ACF還是放回冰箱保存）
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No:FM-000135-Ver.06
Silicon Teflon
PANEL COF
ACF
ACF thermocouple
thermocouple
注意:thermocouple電極交叉點位置位於ACF寬度中 間位置為最佳
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No:FM-000135-Ver.06
ACF注意事項
ACF 保存及回溫條件
1. ACF在未拆封真空情況下，可於-10℃~ + 5℃的條件下，保存6個月 可用。
寬度 1.5 ± 0.1㎜
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No:FM-000135-Ver.06
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Insulation layer Au Ni Resi n
METAL POWDER--------------Ni, Ag
METAL COATED RESIN---Stylene, Acrylate METAL COATED RESIN with Surface Insulating Coating
Conductive particle
GIANT PLUS
Material of ACF
Adhesive
THERMOSETTING---EPOXY. POLYURETHANE
THERMOPLASTIC--- SILICONE,cle
CARBON FIBER
Heating head
Silicon rubber
GIANT PLUS
GIANT PLUS
ACF使用及儲存注意事項
使用注意事項
1.從冰箱取出ACF時，請於室溫下放置半小時後再開封，使之恢復常溫， 以免吸附水氣，造成變質。 2.避免置於陽光下，及UV照射。
3.避免沾附油、水、溶劑等物質。
儲存注意事項
1.ACF之貼附
(Ex: TAB 1100C, 1.5sec, 10kg/mm2)
Heating head Silicon rubber Separator ACF Substrate
TAB 、COG、COF OLB---LCD
2. Separator分離
COF ILB------------------------Film
ACF
ACF
GIANT PLUS
異方性導電膠(Anisotropic Conductive Film )之外觀
a. 二層型 ACF層+離層 (Ex: Hitachi)
Adhesive film
ACF Separator b.三層型 ACF層+離層+保護層 (Ex: Sony)
Cover film ACF Separator
1.儲存於-10~5之冰箱內 2.注意有效日期 未開封並儲存於-10~5之冰箱內-----------7個月 已開封並儲存於25之下，70RH-----------1個月 貼附ACF於基材後，需於一個月內本壓完畢
GIANT PLUS
GIANT PLUS
GIANT PLUS
ACF之三大功能
導通 絕緣 黏著
Film Cu
ITO Conductive Particle Adhesive Substrate
ACF
GIANT PLUS
ACF選擇標準
Panel
bump space(大於ACF Spec MIN space) Contact area(大於ACF Spec MIN area)
單個Bump 面積*bump數>MIN area
ACF寬度和長度(1.5\2.0\2.5\3.0…6.5mm)
IC(TCP\FPC) Length+1mm Width+1mm 粒子密度：密度（個/m㎡)/粒子φ(um)
GIANT PLUS
GIANT PLUS
Bonding Process ( TAB 、 COG & COF )
異方性導電膠介紹
( Anisotropic Conductive Film )
GIANT PLUS
ACF 應用之產品型態
COG type
Driver IC FPC Passive components (Resist, capacitor) TAB
TAB type
ACF
COF type
GIANT PLUS
3.對位後假壓著
(Ex: TAB 120 ±100C, 1.5sec, 10kg/mm2) Heating head Film or chip ACF Substrate
4.本壓著
(Ex: TAB 325 ±100C, 17sec, 20kg/mm2)
TAB 、COF OLB----Film COF ILB 、-----------Chip