ACF產(chǎn)品的主要構成與應用

ACF說明資料目錄1ACF功能及市場規(guī)模.2.ACF主要構成及應用3.ACF產(chǎn)品優(yōu)點4.ACF技術特點5.ACF主要廠家6.ACF兩大主力廠商之架構7.ACF今后改善方向1.ACF功能及市場規(guī)模A.ACF功能異方性導電膠膜（ACF：AnisotropicConductiveFilm）兼具單向導電及膠合固定的功能，目前使用于COG、TCP/COF、COB及FPC，其中尤以驅動IC相關之構裝接合最受矚目。

B.ACF全球市場規(guī)模根據(jù)日本JMS的調查，2006年全球ACF市場規(guī)模約488億日圓，至2007年將成長至586億日圓，歷年成長率約在20％上下。隨著驅動IC在FinePitch潮流的推動下，ACF的產(chǎn)品特性已逐漸成為攸關FinePitch進程的重要因素2.ACF主要構成及應用

A.ACF構成ACF的組成主要包含導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。在精準對位后將上方物件與下方板材壓合，經(jīng)加熱及加壓一段時間后使絕緣膠材固化，最后形成垂直導通、橫向絕緣的穩(wěn)定結構2.ACF主要構成及應用B.ACF應用領域ACF主要應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，其中尤以驅動IC相關應用為大宗。舉凡TCP/COF封裝時連接至LCD之OLB（OuterLeadBonding）以及驅動IC接著于TCP/COF載板的ILB（InnerLeadBonding）制程，亦或采COG封裝時驅動IC與玻璃基板接合之制程，目前均以ACF導電膠膜為主流材料。3.ACF產(chǎn)品優(yōu)點產(chǎn)品優(yōu)點：1采用高品質的樹脂及導電粒子點成而成2用于連接二種不同基材和線路3具上下(Z軸)電氣導通，左右(X,Y軸)絕緣的特性4提供優(yōu)良的防濕接著導電及絕緣功用5產(chǎn)品包含感壓式自黏膠帶和熱壓式膠膜異方性導電膠帶應用范圍：6軟性電路板或軟性排線與LCD的連接7軟性電路板或軟性排線與PCB的連接8軟性電路板或軟性排線與薄膜開關的連接9軟性電路板或軟性電路板間的連接。4.ACF技術特點■A.溫度、壓力、時間為壓合固化之三要素

B-Stage（膠態(tài)）之ACF在加壓加溫至固化溫度且歷經(jīng)一段時間后，絕緣膠材將反應成C-Stage（固態(tài)）。ACF在反應成固態(tài)后，內部導電粒子的相對位置及形變將定型，硬化之膠材也可擔任Underfill的腳色，對內部電極接點形成保護的效果。在將ACF壓合固化的三條件當中，溫度與時間最為廠商所重視，溫度參數(shù)如前述將影響Warpage效應；時間參數(shù)則直接影響工廠的生產(chǎn)效率。

由Hitachi及SonyChemical的產(chǎn)品特性數(shù)據(jù)，壓合溫度已由過去動輒200℃降低至180℃，Hitachi也已推出160℃的低溫產(chǎn)品。壓合時間通常會與壓合溫度成反比，溫度越低則耗時越長。然而，隨著技術進步，低溫且同時具備低耗時的產(chǎn)品線也已陸續(xù)上市。

4.ACF技術特點■B.不同的導電粒子各有其適用產(chǎn)品

導電粒子的種類可分為碳黑、金屬球及外鍍金屬之樹脂球等。碳黑為早期產(chǎn)品，目前使用已不多。金屬球則以鎳球為大宗，優(yōu)點在于其高硬度、低成本，尖角狀突起可插入接點中以增加接觸面積；缺點則在其可能破壞脆弱的接點、容易氧化而影響導通等。為克服鎳球之氧化問題，可在鎳球表面鍍金而成為鍍金鎳球。目前鎳球之導電粒子多用于與PCB之連接，LCD面板之ITO電極連接則不適用，主要原因在于金屬球質硬且多尖角，怕其對ITO線路造成損傷。

用于LCDGlass之ACF膠膜以鍍金鎳之樹脂球為主流，由于樹脂球具彈性，不但不會傷害ITO線路，且在加壓膠合的過程中，球體將變形呈橢球狀以增加接觸面積。另外，外層涂布絕緣樹脂之鍍金鎳樹脂球屬于Sony的專利，由于生產(chǎn)成本較高，該公司會根據(jù)不同應用給于適當參雜以節(jié)省成本。

5.ACF主要廠家■ACF主要規(guī)格

日商計有HitachiChemical、SonyChemical、AsahiKasei及Sumitomo等；韓商則有LGCable、SKChemical及MLT等；臺灣廠商目前較積極的有瑋鋒，公司技術來自于工研院。ACF價格成本僅占LCD模塊約1％的比重，價格低但對面板質量卻有決定性的影響，故面板廠更換新品的誘因較小。目前全球ACF市場由HitachiChemical及SonyChemical所壟斷，兩家合計市占率超過九成以上。以下僅對兩家領導廠商之主要產(chǎn)品規(guī)格做介紹。

6.兩大主力廠商架構1.HitachiChemical的架構

為了降低橫向導通的機率，Hitachi使用了兩個方法，其一是導入兩層式結構，兩層式的ACF產(chǎn)品上層不含導電粒子而僅有絕緣膠材，下層則仍為傳統(tǒng)ACF膠膜結構。透過雙層結構的使用，可以降低導電粒子橫向觸碰的機率。然而，雙層結構除了加工難度提高之外，由于下層ACF膜的厚度須減半，導電粒子的均勻化難度也提高。目前，雙層結構的ACF膠膜為HitachiChemical的專利。除了雙層結構之外，Hitachi也使用絕緣粒子，將絕緣粒子散布在導電粒子周圍。當腳位金凸塊下壓時，由于絕緣粒子的直徑遠小于導電粒子，因此絕緣粒子在垂直壓合方向不會影響導通；但在橫向空間卻有降低導電粒子碰觸的機會。

6.兩大主力廠商架構2.SonyChemical的架構

SonyChemical的方法是在導電粒子的表層吸附一些細微顆粒之樹脂，目的在使導電粒子的表面產(chǎn)生一層具絕緣功能的薄膜結構。此結構的特性是，粒子外圍的絕緣薄膜在凸塊接點熱壓合時將被破壞，使得垂直方向導通；至于橫向空間的導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。

Sony架構的缺點是，當導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的垂直導通特性。目前該結構的專利屬于SonyChemical。

2.SonyChemical產(chǎn)品應用其中6920系列用于中小型液晶面板的COG；9731SB，9731S9用于中小型液晶面板的FOG；9742KS用于等離子面板的FOG；9420，9920用于大型液晶面板的FOG。型番CP6920FCP6920F3種別COGCOG被著體対応ICICガラス基板ガラス基板対応最小スペース[μm]※11512対応最小ピッチ[μm]※2--対応最小接続面積[μm2]※318001300厚み[μm]2020導電粒子種類金/ニッケルメッキ樹脂粒子絶縁コート付金/ニッケルメッキ樹脂粒子絶縁コート付粒子徑[μmФ]43絶縁コート粒子○○仮貼り條件溫度[℃]※460～8060～80時間[sec]※51～21～2圧力[MPa]※60.3～1.00.3～1.0本圧著條件溫度[℃]※4190～210190～210時間[sec]※555圧力[MPa]※760～8060～807.今后ACF改善方向

1.驅動IC腳距縮小ACF架構須持續(xù)改良以提升橫向絕緣之特性

ACF中之導電粒子扮演垂直導通的關鍵角色，膠材中導電粒子數(shù)目越多或導電粒子的體積越大，垂直方向的接觸電阻越小，導通效果也就越好。然而，過多或過大的導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，而造成橫向導通的短路，使得電氣功能不正常。

隨著驅動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。

2.縮小粒子直徑除了上述以結構改良的方式來避免橫向絕緣失效以外，透過導電粒子的直徑縮小也可達成部分效果。導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，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?！?.驅動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

當驅動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/℃遠高于IC的3ppm/℃，當ACF膠材加熱至固化溫度反應后再降回室溫時，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。Warpage效應將使ACF垂直導通的效果變差，嚴重時更將產(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。

7.今后ACF改善方向3.為降低Warpage效應，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的許多規(guī)格如硬化速度、黏度流變性、接著強度乃至于ACF固化溫度等，莫不受到絕緣膠材的成分所決定。目前在諸多特性之中，降低ACF固化溫度已成為各家廠商最重要的努力方向，此特性也是關乎廠商技術高低的重要指標。

7.今后ACF改善方向■結論

面板驅動IC在FinePitch的潮流下，不但必須要求金凸塊廠的技術提升，對ACF質量的要求也日益嚴苛。相對于凸塊廠必須面臨縮小金凸塊Pitch、提高金凸塊之長寬比、增加凸塊表面平整性等諸多壓力，ACF廠面對的挑戰(zhàn)也不小，歸納兩項重要指標如下：

1.縮小ACF之適用Pitch。

2.降低ACF之固化溫度。ACF產(chǎn)品結合了物理結構及化學材料等諸多知識，長期以來掌控在日本廠商手中。目前日本廠商仍具壟斷地位，韓商近來發(fā)展已稍有成果，國內廠商則仍進展有限。ACF為驅動IC封裝的主流膠材，未來在高密度IC之覆晶封裝的帶動下，應用領域可望持續(xù)擴大。以ACF市場規(guī)模來看，對廠商切入的誘因或許不大。但若以技術推升的角度來看，國內廠商若要擺脫技術7.今后ACF改善方向演講完畢，謝謝觀看！內容總結ACF說明資料。6軟性電路板或軟性排線與LCD的連接。8軟性電路板或軟性排線與薄膜開關的連接。9軟性電路板或軟性電路板間的連接。為克服鎳球之氧化問題，可在鎳球表面鍍金而成為鍍金鎳球。透過雙層結構的使用，可以降低導電粒子橫向觸碰的機率。対応最小スペース[μm]※1。金/ニッケルメッキ樹脂粒子絶縁コート付。除