Neue Trends und Anwendungen der ACF-Technologie

Neue Partikel-Array-ACFs für Kameraanwendungen

Anisotropic Conductive Film (ACF), 1977 von Dexerials' Vorgängerunternehmen entwickelt, war das weltweit erste Folienmaterial für elektronische Schaltungsverbindungen. ACF besteht aus leitfähigen Partikeln, die in einem duroplastischen Harz dispergiert sind. Es verbindet Pads unter Einwirkung von Hitze und Druck.

Im Dezember 2020 kündigte Dexerials die Einführung einer neuen ACF-Serie an: „Particle-Arrayed ACF für Kameramodule“. Eines der Produkte, „PAF50C6“, ermöglicht die Miniaturisierung des Pad-Bondings in Kameramodulen und Touchpanels und gewährleistet gleichzeitig eine zuverlässige Konnektivität.

Kameramodul ACFs mit leitfähigen Partikeln mit großem Durchmesser

Unten sehen Sie ein vergrößertes Bild des neu entwickelten Particle-Arrayed ACF für Kameramodulanwendungen auf der linken Seite und des konventionellen ACF PAF300C, das in Display-Verbindungen verwendet wird, auf der rechten Seite. Wie gezeigt, ist der Partikeldurchmesser des Kameramoduls ACF auf der linken Seite größer.

Leitfähige Partikel in Kameramodulen sind größer, weil: 1. Der Abstand zwischen benachbarten verbundenen Pads größer ist als bei Displays und keine feinen Verbindungen erforderlich sind. 2. Die Verzerrung und Unebenheit des Klebeteils, der Leiterplatte (Keramiksubstrat oder gedruckte Leiterplatte), größer ist als bei den in Displays verwendeten Glassubstraten.

Unten sehen Sie eine schematische Darstellung, wie ACF-Partikel gegenüberliegende Schaltkreise verbinden. Im Diagramm links werden leitfähige Partikel mit kleinem Durchmesser verwendet, allerdings gibt es Unterschiede im Abstand zwischen den Anschlüssen, sodass am mittleren Anschluss keine Kontinuität besteht. Andererseits ist es im Diagramm rechts, bei dem leitfähige Partikel mit großem Durchmesser verwendet werden, möglich, Anschlüsse über eine größere Distanz zu verbinden als im Diagramm links.

Warum waren die großen leitfähigen Partikel „ausgerichtet“?

Warum ist es notwendig, die leitfähigen Partikel in Kameramodul-ACFs nicht nur zu vergrößern, sondern sie auch gleichmäßig an bestimmten Positionen anzuordnen? Die Hauptgründe sind die Anforderungen an die Leistungssteigerung und Miniaturisierung von Kameramodulen, die in Smartphones und anderen Geräten verwendet werden.

Die folgende Abbildung zeigt links den Querschnitt der herkömmlichen Kameramodulstruktur und rechts die neueste Kameramodulstruktur. Da Smartphones immer funktionaler werden und die Nachfrage nach höherer Bildqualität steigt, schrumpft der für Kameramodule verfügbare Platz immer mehr, um Platz für größere Sensoren zu schaffen. Daher werden die ACF-Pad-Klebeflächen nach außen gezogen, wodurch sich die Verbindungsfläche von 120.000 μm² auf etwa 60.000 μm² reduziert – die Hälfte der Größe bisheriger Strukturen.^​​^​​

Unten sehen Sie ein Foto der dispergierten Partikel in der herkömmlichen „partikeldispergierten“ ACF mit leitfähigen Partikeln mit großem Durchmesser, die für Kameramodule verwendet wird. Der Bereich innerhalb des blauen Rahmens veranschaulicht die Größe und Anordnung der Pads. Leitfähige Partikel in der ACF werden durch Hitze und Druck zwischen den Pads eingeschlossen, wodurch elektrische Leitfähigkeit zwischen den gegenüberliegenden Pads entsteht. Bei dispergierter ACF (1) mit leitfähigen Partikeln mit großem Durchmesser (Dichte A [Stk./mm²]) sind weniger Partikel zwischen den Pads eingeschlossen, was zu einem höheren elektrischen Widerstand führen kann.^​​

Die nächste Abbildung zeigt die Partikeldispersion von ACF Typ 2, welche 1,5 mal so viele leitfähige Partikel wie ACF Typ 1 enthält, um eine ausreichende Leitfähigkeit zu gewährleisten. In diesem Fall befinden sich viele Partikel im Anschlussbereich und es scheint, dass eine ausreichende Leitfähigkeit erreicht werden konnte. Es gibt jedoch auch Bereiche, in denen die Partikel verbunden zu sein scheinen, wodurch die Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen benachbarten Anschlüssen entsteht.

Abschließend sehen Sie unten ein Foto der verteilten Partikel des neu entwickelten Partikel-Array-ACF mit ausgerichteten Partikeln mit großem Durchmesser. Die Anzahl der angeordneten Partikel reicht aus, um eine gute Leitfähigkeit zu gewährleisten. Die Partikel sind zudem so ausgerichtet, dass sie sich nicht berühren, wodurch das Kurzschlussrisiko minimiert wird. Die Ausrichtung der Partikel reduziert die Verbindungsfläche und den Pad-Abstand und ermöglicht so die Miniaturisierung von Kameramodulen.

Weitere technologische Anwendungen: Hintergründe zur Entstehung von formverarbeiteten ACF

Der neue ACF mit großem Partikeldurchmesser, der parallel zur Weiterentwicklung des Kameramoduldesigns entwickelt wurde, zeigt, wie sich die ACF-Technologie entsprechend den Markt- und neuen Anwendungsanforderungen weiterentwickelt. Ein weiteres Beispiel hierfür ist der „Pre-Cut ACF“, der im Dezember 2021 auf den Markt kam.

Vorgeschnittene ACF-Folien sind ACF-Folien, die in eine Form gebracht werden, die zur Platine und zum Layout der Pads passt. Geklebte Pads in Displays sind oft länglich rechteckig angeordnet, wodurch die lange Bandform herkömmlicher ACFs praktisch ist. Bei Kameramodulen sind die Oberflächen der geklebten Pads jedoch oft ungleichmäßig, sodass eine vollständige Verbindung nicht erforderlich ist. Die folgenden Designbeispiele zeigen, wie ACFs je nach Design des Kameramoduls angepasst werden können.

Die Entwicklung dieses Produkts entstand aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Verwendung herkömmlicher bandförmiger ACFs zum vollflächigen Verkleben von Komponenten bei der Montage von Kameramodulen. Nach dem Verkleben können Wasserdampf und andere Gase, die in der Vertiefung eingeschlossen sind, nicht entweichen. Dies führt üblicherweise zu Problemen bei Modulzuverlässigkeitstests wie dem PCT (Pressure Cooker Test).

Das oben genannte Problem wird gelöst, indem das ACF nur auf bestimmte Bereiche aufgetragen wird, ohne die gesamten Pad-Oberflächen zu verkleben. Daher ist es nicht erforderlich, den Raum innerhalb der Leiterplatte abzudichten. Im Beispiel rechts in der Grafik unten kann durch das Auftragen von nur zwei ACF-Stücken Gas durch die Zwischenräume entweichen, während die Leitfähigkeit zwischen den verklebten Pads erhalten bleibt.