Das Geheimnis von ArrayFIX, partikelarrayed ACF

Das Geheimnis hinter dem 15°-Winkel des ArrayFIX-Logos

ArrayFIX, ein partikelförmig angeordneter anisotroper leitfähiger Film (ACF), wurde 2016 von Dexerials auf den Markt gebracht. Leitfähige Partikel sind in einem duroplastischen Harz verteilt und gleichmäßig ausgerichtet. Die Ausrichtung der leitfähigen Partikel gewährleistet stabile Pad-Verbindungen und reduziert das Risiko von Kurzschlüssen zwischen den Pads.

Dies ist das ArrayFIX-Logo, und Sie können sehen, dass die vertikale Linie leicht nach rechts geneigt ist. Der Neigungswinkel beträgt 15°, doch tatsächlich verbirgt sich in diesem Winkel eine Hauptfunktion von ArrayFIX. In diesem Artikel erklären wir das Geheimnis dahinter und stellen die neueste, noch weiterentwickelte Version von ArrayFIX vor.

Die folgende Grafik zeigt die Verteilung der Anzahl der erfassten Partikel pro Pad beim COG-Bonden (Chip on Glass). Bei konventionellem ACF spiegelt die Anzahl der erfassten Partikel ein Normalverteilungsmuster wider, das zwischen 4 und 18 variiert. Im Vergleich dazu ist die Anzahl der erfassten Partikel mit ArrayFIX extrem stabil und liegt zwischen 9 und 12.

15° Winkel sorgt für stabile Verbindung

Wie stellt ArrayFIX eine so stabile Verbindung bereit? Der Hauptgrund für die Stabilität von ArrayFIX ist der „Winkel“ der Partikelausrichtung. Beim Ausrichten leitfähiger Partikel wird die Anordnung, die von den Anschlüssen am effizientesten erfasst wird, in der in der folgenden Abbildung gezeigten Form einer „sechseckigen Packung“ dargestellt.

Bereits bei der Entwicklung wurden die Partikel von ArrayFIX in diesem hexagonalen Packungsmuster angeordnet. Aber dann bemerkte ich eines Tages ein großes Problem. Das Diagramm unten links zeigt die parallel zur langen Seite des Terminals angeordneten Partikel (Winkel 0°). Durch die parallele Anordnung der Partikel zum Terminal ist es jedoch möglich, dass ein Terminal entsteht, in dem null Partikel eingefangen werden.

Die Idee zur Lösung dieses Problems bestand darin, „die Anordnung der Partikel absichtlich zu kippen“, wie in der Abbildung rechts unten gezeigt. Durch die Bildung eines Winkels von 15° zu den Anschlüssen kreuzt sich der Partikelstrahl stets mit jedem Anschluss, wodurch eine zuverlässige Partikelerfassung gewährleistet ist. ArrayFIX wurde seit seiner Markteinführung im Jahr 2016 mit diesem 15°-Winkel entwickelt.

Neuestes „Kaskadendesign“ ArrayFIX

Vor kurzem wurde ArrayFIX jedoch aufgefordert, einen neuen Durchbruch zu erzielen. Vor allem bei FOG-Verbindungen (Film on Glass) für Displays wird die Anschlussbreite sowohl auf der Seite des Filmsubstrats (flexibel) als auch auf der Seite des Glassubstrats dünner, da feine Abstände immer üblicher werden. In letzter Zeit sind Anschlüsse mit einer Breite von weniger als 10 Mikrometer auf den Markt gekommen, was die Ausrichtung der Anschlusspositionen auf den einzelnen Platinen erschwert.

Bei der tatsächlichen ACF-Montage wird zum Ausrichten der Platine eine an der Montagemaschine angebrachte Kamera verwendet. Da die Anschlussbreite jedoch sehr gering ist, kann das Anpassen der Position zum Minimieren von Ausrichtungsfehlern lange dauern. Im schlimmsten Fall kann die Anpassung nicht abgeschlossen werden und es kommt zu einem Timeout der Maschine (die Maschine stoppt vorübergehend). Um dies zu vermeiden, wurde eine Platine mit „fächerförmigem“ Anschlussdesign entwickelt, wie unten dargestellt. Daher wurde von unserem Unternehmen auch die Anforderung gestellt, ACF bereitzustellen, das mit diesen Substraten kompatibel ist.

Wie Sie dieser Abbildung entnehmen können, liegen bei einer fächerförmigen Anordnung der Anschlüsse die Anschlussklemmen jeweils in einem anderen Winkel von der Platinenmitte nach links und rechts. Darüber hinaus unterscheidet sich der Zustand (das Erscheinungsbild) der Partikelerfassung durch ArrayFIX zwischen der linken und der rechten Seite der Mittelachse. Zwischen der Anzahl der erfassten leitfähigen Partikel auf der linken und der rechten Seite besteht kein großer Unterschied. Wir haben jedoch von einem Kunden die Anfrage erhalten, den Erfassungszustand (das Erscheinungsbild) insgesamt anzugleichen. Daher haben wir ein Design entwickelt, das wir „Kaskade“ nennen.

Das Wort „Kaskade“ bedeutet im Englischen „ein aus mehreren Stufen bestehender Wasserfall“ und bezeichnet im weiteren Sinne „eine Struktur, in der die gleiche Struktur wiederholt in verknüpfter Weise auftritt.“ Unten sehen Sie das Partikellayout unseres neuesten ArrayFIX mit unserem neu entwickelten „Kaskadendesign“. Durch die versetzte Anordnung der Partikel, ABABAB..., wobei Bereich A nach rechts und Bereich B nach links geneigt ist, ist es nun möglich, eine stabile Verbindung herzustellen, auch wenn sich der Winkel des Anschlussterminals ändert.

Dies ist ein schematisches Diagramm von Terminals, die mit dem Kaskadendesign ArrayFIX verbunden sind. Sowohl die diagonal geneigten linken und rechten Anschlüsse als auch der zentrale Anschluss erfassen Partikel ohne nennenswerte Verzerrung.

Die folgenden Fotos und Grafiken zeigen die Simulationsergebnisse für die Mindestanzahl erfasster Partikel bei Änderung des Anschlussanordnungswinkels für drei ArrayFIX-Typen: Typ A (Neigung 0°), Typ B (Neigung 15°) und Typ C (Kaskadendesign) sowie Fotos, die die tatsächlich erfassten Partikel zeigen. In der Simulation kommt es bei einer Verbindung vom Typ A (Neigung 0°) zu keiner Partikelerfassung, wenn die Terminalneigung 0° beträgt (Partikel-Array und Terminal sind parallel). Im Gegensatz dazu bleibt bei den Anschlüssen vom Typ B (Neigungswinkel 15°) und Typ C (Kaskadendesign) die Anzahl der erfassten Partikel auch bei abgewinkeltem Anschluss stabil.

Wie sieht es also aus? Bei Typ B unterscheidet sich das Erscheinungsbild der Partikelerfassung auf der linken und rechten Seite erheblich, während bei Typ C (Kaskadendesign) ersichtlich ist, dass alle Anschlüsse auf der linken, mittleren und rechten Seite gleichermaßen Partikel erfassen. Es zeigte sich, dass das Kaskadendesign die Partikelerfassung stabilisieren und gleichzeitig das Erscheinungsbild verbessern konnte, sodass wir ein Produkt entwickeln konnten, das den oben genannten Kundenanforderungen entsprach.

Gezielte Partikelanordnung hilft bei der Umsetzung neuer Ideen

Oben haben wir ArrayFIX erläutert, das neueste von Dexerials entwickelte „Kaskadendesign“. Die winzigen Partikel, die so klein sind, dass sie mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind, sind nicht nur in geordneter Weise im duroplastischen Harz angeordnet, sondern auch in der vorgesehenen Position ausgerichtet. Um dies zu erreichen, sind fortschrittliche Design- und Verarbeitungstechnologien erforderlich. Derzeit ist weltweit nur Dexerials in der Lage, dieses Produkt herzustellen.

Dexerials wird ArrayFIX weiter verbessern, um die Nachfrage der Kunden zu erfüllen und neue Anwendungen zu finden. Zu diesen Anwendungen gehören unter anderem Micro-LED-Displays, AR/VR Brillen und Smartphone-Kameramodule. Dexerials erwägt auch die Entwicklung eines neuen ArrayFIX, das Metallpartikel verwendet, um Lot für die Verklebung elektronischer Komponenten zu ersetzen. Die Zukunft hält immer mehr Möglichkeiten für ArrayFIX bereit.

ArrayFIX und sein Logo sind eingetragene Marken der Dexerials Corporation in Japan und anderen Ländern.