接合相关

各向异性导电薄膜（ACF）的基本原理

鸣叫

内容隐藏

1.什么是各向异性导电薄膜（ACF）？
2. ACF 如何实现粘合、导电和绝缘
3 ACF实现流程及产品结构
4.在ACF上安装元件的优点
5.ACF发展历史与创新
6.如何选择最佳的 ACF

什么是各向异性导电薄膜（ACF）？

各向异性导电膜（ACF）用作粘合剂，用于将电子元件（如集成电路（IC））固定和电气连接到电路板。ACF 最初由 Sony Chemicals（现为 Dexerials Corporation）于 1977 年推出，现在几乎是所有采用平板显示器的数字设备（例如智能手机、平板电脑和高清电视）的主打产品。

ACF 通常用于将显示面板连接到柔性基板，该基板将信号传输到面板或 IC。ACF 的常见应用包括： COG（Chip-on-Glass），连接 IC 和玻璃基板 FOG （Flex-on-Glass），连接柔性基板和玻璃基板 FOB （Flex-on-Board），连接柔性基板和刚性基板 ACF 的其他应用扩展到智能卡、CCD（电荷耦合器件）的摄像头模块和 CMOS（互补金属氧化物半导体）。

点击此处下载更多信息

ACF 如何粘合、导电和绝缘

ACF 主要具有三大功能：粘合、导电和绝缘。ACF 的一大显著优势在于能够同时连接大量焊盘，从而实现比传统电子元件焊接方法更细的间距连接。此外，ACF 还能在 110°C 至 180°C 的较低温度下进行粘合。

ACF 由分散在热固性树脂中的导电颗粒组成。ACF 中含有各种类型的导电颗粒，以满足不同的需求。典型的导电颗粒结构包括一层涂覆镍或金的聚合物，这种聚合物导电性能良好，并进一步覆盖一层绝缘涂层。当施加热量和压力时，相对的焊盘会捕获导电颗粒，从而破坏绝缘涂层，从而在焊盘之间建立电连接。

未被夹在焊盘之间的颗粒会在薄膜基底树脂内转移到焊盘之间，从而维持绝缘涂层并防止短路。下图中，焊盘和基板之间的电仅在垂直方向上传导。

ACF实施步骤和产品结构

利用ACF在基板上安装IC芯片等的步骤如下。首先清洁要连接的电路板表面 (步骤1)，粘贴ACF,然后在剥离薄膜附着时施加热量和压力 (步骤2) 。然后，剥离剥离薄膜 (步骤3)，对齐要连接的IC芯片的电极 (步骤4)，然后再次加热并连接 (步骤5) 。

ACF以卷轴的形式出售，如下图所示。Dexcerials生产的ACF薄膜厚度为10~45μm,宽度为0.5~20mm,种类繁多。另外，根据需要，长度从10m的短的到最长300m的都有。需要更长卷轴的背景是，随着电视屏幕变大，安装范围比以前大大增加。

右图显示了ACF的两种供应形式。有用保护膜和剥离膜夹着ACF的3层类型和只有剥离膜的2层类型。三层类型可以降低垃圾污染等的风险，而两层类型的优点是在安装时不需要剥离盖子 (保护) 膜。

使用ACF实施部件的优点

随着技术逐年进步，电路板的间距越来越细，连接焊盘的面积不断缩小，焊盘之间的间距也越来越窄。传统上，人们使用回流焊和连接器组件将IC等电子元件粘合到电路板上，而ACF则为这些趋势提供了解决方案。

然而，ACF 的缺点在于，它很难同时粘合不同形状的元件，而这在回流焊接中很常见。此外，由于 ACF 是一种粘合剂，因此无法像机械连接器那样自由地拆卸和重新连接。

ACF 还广泛应用于 VR/MR 设备 OLED 显示器、LCD 显示器、LCOS 显示器以及硅 OLED 显示器，用于将控制图像的驱动 IC 电连接到电路板。（详情请参阅文章《VR、AR、MR、XR相关产品的应用技术——应对不断扩大的元宇宙市场》）

以下是ACF实施的优点总结:。

可在玻璃底板上封装部件
可同时连接多端子
支持细间距连接
无铅对应
在相对较低的温度下短时间连接
可以减小安装部分的厚度

ACF开发的历史和创新

自 1977 年推出 ACF 以来，Dexerials 一直在不断改进 ACF。最初使用的导电颗粒是碳纤维和焊料颗粒。然而，1988 年，Dexerials 开发出了镀镍和镀金颗粒。到 20 世纪 90 年代，Dexerials 成功开发出在表面涂覆绝缘材料的技术。随着数字设备向高清化发展，Dexerials 适应了细间距连接的趋势，将颗粒尺寸从 5μm 减小到 2.8μm。2014 年，Dexerials 开发出在热固性树脂中均匀排列导电粒子的技术，并于 2016 年开始以 "粒子排列各向异性导电薄膜"（ArrayFIX）的名义销售该产品。该产品有助于实现数字设备的小型化、纤薄化设计以及更高分辨率的显示器。

选择最佳ACF

在选择最佳ACF之前，必须考虑被粘物类型、连接区域、端子间距离、端子高度和热耐受性。

ACF由加热硬化的环氧树脂和丙烯酸树脂构成。对于安装FPC和基板 (PCB基板或玻璃基板) 的用途，在设计中考虑到安装后的返工时，推荐使用丙烯酸树脂的ACF。(请理解返工本身并不是敝公司推荐的。建议进行可靠性评价等，确认没有问题后再进行返工。)不推荐使用环氧树脂的ACF的原因是固化的环氧树脂不溶于溶剂，需要刮掉残渣，结果损坏要返工的基板。

压合后的返工通常是用热枪、电熨斗、电热板等加热安装部分，然后剥离FPC。之后，使用诸如MEK或NMP的溶剂和棉签小心地去除电路板上布线之间的固化树脂的残渣。但是，不建议重复使用FPC,因为FPC在剥离时经常卷曲，并且FPC侧的布线之间的树脂残渣很难清理。

迪睿合在ACF技术领域拥有超过40年的领先经验，可提供从初始设置到ACF的推荐、以及连接后分析评估等全方位服务。如有任何关于ACF应用的疑问，欢迎随时联系迪睿合。