Einführung in ArrayFIX®, ein Partikel-Array-ACF

ACF ist für die Erzielung eines feinen Pitch bei hochauflösenden Flachbildschirmen unerlässlich

Flachbildschirme in Smartphones, Tablet-PCs und Großbildfernsehern werden jedes Jahr hochauflösender. Auch die Bauteildichte nimmt zu, da digitale Geräte immer multifunktionaler werden. Diese Trends führen zu einem wachsenden Bedarf an Fine-Pitch-Bonden zur elektrischen und mechanischen Verbindung von Glassubstraten und IC-Chips, aus denen die Displays bestehen.

1977 brachte Dexerials den Anisotropic Conductive Film (ACF) auf den Markt, einen Klebstoff für die Verbindung von IC-Chips. Heute wird er in vielen Anwendungen eingesetzt, um IC-Chips auf Glassubstraten von Smartphones und Tablet-PCs zu befestigen. ACF besteht aus leitfähigen Partikeln, die in einem duroplastischen Harz dispergiert sind. Mit ACF können mehrere Elektroden gleichzeitig durch Hitze und Druck verbunden werden. Isoliermaterial umhüllt die leitfähigen ACF-Partikel. Wenn gegenüberliegende Pads die Partikel einfangen, wird die Beschichtung aufgebrochen und eine elektrische Verbindung zwischen den Pads hergestellt. Die nicht eingefangenen Partikel behalten ihre isolierenden Eigenschaften und verhindern Kurzschlüsse zwischen benachbarten Pads.

ACF erfreute sich rasch großer Beliebtheit, da es sich für Fine-Pitch-Verbindungen besser eignet als Lötmittel, Anschlussteile usw. Um der Nachfrage nach noch feineren Abständen gerecht zu werden, haben wir auf Feinabstandsverbindungen und reduzierte Verbindungsflächen reagiert, indem wir den Durchmesser der in ACF enthaltenen leitfähigen Partikel verringert und die Partikelmenge erhöht haben. Bei herkömmlichen ACFs sind die Partikel in Harz dispergiert. Und je mehr Partikel pro Fläche vorhanden sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie von den Terminals erfasst werden. Da die Auflösung der Displays jedoch immer höher wurde und durch die zunehmende Dichte der Komponenten gleichzeitig weniger Anschlussfläche vorhanden war, stieß diese Methode etwa in den 2010er Jahren an ihre Grenzen. Ist die Anzahl der Partikel zu hoch, können diese die Zwischenräume zwischen den Anschlüssen verstopfen, wodurch die Kurzschlussgefahr steigt.

Ein Durchbruch durch „Ausrichten“ und „Fixieren“ leitfähiger Partikel

Wie können wir noch feinere Tonhöhen erreichen, ohne die Partikelgröße zu verändern oder die Partikelanzahl zu erhöhen? Die Antwort, die wir nach langen Recherchen fanden, war: „Anstatt die Anzahl der Partikel zu erhöhen, haben wir die Anzahl der leitfähigen Partikel reduziert und sie regelmäßig an den vorgesehenen Positionen angeordnet.“ Die folgenden Fotos zeigen die in unserem herkömmlichen ACF und dem 2014 entwickelten „partikelarrangierten ACF“ enthaltenen Partikel. Sie können sehen, dass die Partikel auf der rechten Seite gleichmäßig verteilt und ausgerichtet sind, im Vergleich dazu sind die Partikel auf der linken Seite zufällig verstreut.

Durch diese Anordnung der leitfähigen Partikel in gleichmäßigen Abständen bleibt die Anzahl der erfassten Anschlüsse auch bei gleicher Partikeloberflächendichte konstant, wodurch eine zuverlässige Leitfähigkeit gewährleistet wird. Darüber hinaus bewegen sich bei herkömmlichen ACFs leitfähige Partikel im erhitzten und unter Druck stehenden Harz, sodass sie zwischen den Anschlüssen entweichen können. Bei den neu entwickelten ACFs mit Partikelanordnung wurde jedoch ein Harz entwickelt, das den Fluss der ausgerichteten Partikel unterdrückt und ihre Bewegung verhindert. Dadurch ist eine zuverlässige Leitfähigkeit bei kleiner Anschlussfläche auch bei geringer Partikelmenge gewährleistet, wobei sich die Partikel beim Crimpen kaum bewegen und die Kurzschlussgefahr somit reduziert wird. Wir haben dieses Produkt, das auf einer Technologie zum „Ausrichten (Array) von Partikeln und Fixieren (Fixieren)“ basiert, „ArrayFIX“ genannt und dafür ein Patent erhalten.

„ArrayFIX“-Technologie ermöglicht feinere Anschlussraster

Unten sehen Sie Mikrofotografien eines IC-Chips, der mithilfe herkömmlicher ACF und partikelarrayierter ACF mit einem Substrat verbunden ist. Im Vergleich zu herkömmlichen ACFs ist die Partikelanzahl der rechts abgebildeten ACFs mit Partikelanordnung um 53 % (von 60.000 auf 28.000) reduziert, und die Mindestanschlussfläche konnte erfolgreich um 77 % (von 1.300 μm2 auf 300 μm2) reduziert werden. Der Mindestanschlussabstand wurde ebenfalls um 17 % (von 12 μm2 auf 10 μm2) verringert.

Das auf Basis dieses neuen Konzepts entwickelte partikelbasierte ACF „ArrayFIX“ ermöglicht Fine-Pitch-Verbindungen mit einem minimalen Bump-Abstand von 10 μm und sorgt so für hochzuverlässige Verbindungen in kleinen Anschlussbereichen auf hochauflösenden Displaypanels. Darüber hinaus können partikelarrayierte ACF mit derselben Montageausrüstung wie herkömmliche ACF hergestellt werden, wodurch neue Kapitalinvestitionen überflüssig werden. 4K-Displays kommen immer häufiger zum Einsatz und mit der Einführung der 5G-Kommunikation werden sogar Mobilgeräte mit hochauflösenderen und schöneren Displays ausgestattet. Bei Dexerials werden wir „ArrayFIX“ verwenden, um diese Displays zuverlässig anzuschließen und die Entwicklung digitaler Geräte mit hochauflösenden Anzeigefeldern zu unterstützen.