Anisotrope leitfähige Filme (ACFs) für niedrige Temperaturen: Eigenschaften und Anwendungen

Niedertemperaturanwendung anisotroper leitfähiger Filme (ACFs)

Die Anisotropic Conductive Film (ACF)-Klebelösungen von Dexerials sind vielseitig einsetzbar und ermöglichen das Kleben von integrierten Schaltkreisen (ICs) und flexiblen gedruckten Schaltungen (FPCs) auf verschiedene Displaytypen wie Flüssigkristalle, organische Leuchtdioden und Mikroleuchtdioden sowie die Montage von Komponenten wie Kameramodulen, Touchpanels und Chipkarten. Diese Vielseitigkeit verdanken sie ihrer Fähigkeit, auch bei niedrigen Temperaturen zu kleben.

Manche Leiterplatten und elektronischen Bauteile halten aufgrund ihrer Materialeigenschaften Temperaturen von über 150 °C nicht stand und behalten bei diesen Temperaturen ihre Leistung nicht. Dazu gehören Cycloolefinpolymer-Platinen (COP) mit Indiumzinnoxid-Filmen (ITO) – einer Art transparenter leitfähiger Folie – als Schaltungsschichten, die für kapazitive Berührungssensoren verwendet werden; piezoelektrische Sensoren für haptische Module; Polycarbonat- oder andere Kunststofflinsen für kleine Kameramodule; und Polyethylenterephthalat-Filmmaterialien (PET) für Chipkarten, die unter 150 °C schmelzen. Da diese Materialien und Bauteile bei hohen Temperaturen ihre Eigenschaften verändern können, müssen sie bei niedrigen Temperaturen verklebt oder fixiert werden.

Unterdessen erregt die Technologie der gedruckten Elektronik, bei der Drähte auf ein Foliensubstrat gedruckt werden, Aufmerksamkeit. Hierbei handelt es sich um eine Technologie, bei der elektronische Schaltkreise, wie etwa elektrische Leitungen und Sensoren, direkt auf ein Substrat, beispielsweise eine Folie, gedruckt und geformt werden.

Bei der herkömmlichen Leiterplattenherstellung sind subtraktive Methoden (Methoden, bei denen unnötige Teile entfernt werden) wie etwa das Ätzen die gängigste Methode zur Bildung von Schaltkreisen. Diese Methode verbraucht viel Energie und Ressourcen, da zur Entfernung der Flecken Licht, Chemikalien und Wasser erforderlich sind. Darüber hinaus wird ein Großteil des entfernten Materials entsorgt. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei gedruckter Elektronik um ein Verfahren, bei dem die erforderliche Menge an Schaltungsmaterial an einer vorgegebenen Stelle gedruckt wird. Dadurch entsteht relativ wenig Abfall und die Umweltbelastung sowie der CO2-Ausstoß werden reduziert. Da viele Foliensubstrate Probleme mit der Hitzebeständigkeit haben, eignet sich ACF, das bei niedrigen Temperaturen montiert werden kann, auch für gedruckte Elektronik.

Nacharbeit/Reparatur nach ACF-Endverklebung

Bei Anwendungen, bei denen flexible Leiterplatten (FPCs) und Substrate (PCBs oder Glassubstrate) montiert werden sollen und die Möglichkeit einer Nacharbeit oder Reparatur nach der Montage mit ACF besteht, wird die Verwendung von ACF empfohlen, das Acrylharz verwendet. Eine Nacharbeit oder Reparatur empfehlen wir allerdings nicht grundsätzlich. Bei der Einbindung in den Teilefertigungsprozess empfehlen wir, zunächst eine Zuverlässigkeitsbewertung mit überarbeiteten oder reparierten Produkten durchzuführen, um sicherzustellen, dass das Produkt keine Qualitätsprobleme aufweist.

Zur Nacharbeit oder Reparatur nach der Montage wird üblicherweise eine Heißluftpistole oder ein Industriebügeleisen verwendet, um den lokalen Bereich (ACF-Montagebereich) zu erhitzen und dann das FPC abzuziehen. Anschließend wird das zwischen den Verdrahtungen auf der Platine verbleibende ausgehärtete Harz vorsichtig mit einem Wattestäbchen und einem Lösungsmittel wie MEK (Methylethylketon) oder NMP (N-Methyl-2-pyrrolidon) entfernt. Bei diesem Vorgang kommt es häufig vor, dass sich das FPC wellt (verzieht) und die Harzrückstände zwischen den Drähten schwer zu entfernen sind. Daher ist eine Wiederverwendung des FPC selbst nicht zu empfehlen. Obwohl Arbeiten und Reparaturen mit Acryl-ACF möglich sind, ist es wünschenswert, diese so weit wie möglich zu vermeiden, um ein hohes Maß an Produktqualität aufrechtzuerhalten.

Thermoplastisches ACF, das bei niedriger Temperatur ausgehärtet und bei Raumtemperatur gelagert werden kann

ACF ist in zahlreichen Ausführungen erhältlich, darunter gängige Epoxid- und Acryl-Duroplaste sowie Produkte aus thermoplastischen Harzen.

Für Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit (Aufrechterhaltung der Funktionalität) in warmen, feuchten Umgebungen erfordern (beschleunigte Testbedingungen: 85°C und 85% RH für 500 Stunden), sind duroplastische ACFs die empfohlene Lösung. Für weniger anspruchsvolle Umgebungen sind jedoch einfach zu verwendende thermoplastische ACFs, die bei ca. 110°C kleben können, eine brauchbare Option.
Anisotrope leitfähige Folie (ACF) für Film On Board / Folie als Alternative zu Steckern und Lötverbindungen CP850CG-35AJ

Duroplastische ACFs müssen in der Regel gekühlt bei 5 °C oder darunter gelagert werden und sind nach der Herstellung fünf bis sieben Monate haltbar. Thermoplastische ACFs hingegen können nach der Herstellung zwei Jahre lang bei Raumtemperatur gelagert werden. Darüber hinaus können sie mit einfachen Thermokompressions-Bonding-Geräten, wie sie auch beim Löten verwendet werden, verbunden werden. Dies könnte den Einsatz spezieller ACF-Bonding-Geräte überflüssig machen und die Investitionskosten senken. Diese thermoplastischen ACFs werden in Chipkarten und anderen Anwendungen eingesetzt, die für den Einsatz unter normalen Bedingungen vorgesehen sind.
Merkmale und Vorteile der Verwendung von anisotropem leitfähigem Film (ACF) für Smartcards

Mit der Entwicklung des IoT und der gedruckten Elektronik wird die Einführung von ACF in immer mehr Bereichen in Betracht gezogen, darunter in der Automobilindustrie, im Gesundheitswesen und bei Industrieanlagen. Dexerials bietet Produkte an, die den Anforderungen an die Niedertemperaturmontage in zahlreichen Industriebereichen gerecht werden. Nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf.