ACF的原理和使用
杨旭
2008.06.20
主要内容�ACF的用途和简介
�ACF的结构及原理
�ACF的使用
�ACF的发展趋势
一. ACF的用途和介绍
1.ACF （Anisotropic Conductive Film）介绍
异方性导电胶
ACF is connection material at
short time between electric
terminals with less than 100um.
Sony Chemicals succeeded in
developing and selling ACF first
1973.
in the world in 1973
in the world in
（COG、COB、FOG、FOB、FOF
等）
二、ACF 的结构及原理
1、ACF的结构示意图FOG ACF无
此层FOG ACF无
此层
2、ACF的结构介绍
1）COG使用的ACF主要是三层结构：Cover film，Base film，ACF
2）FOG使用的ACF主要是两层结构： Base film，ACF
3）其中ACF尺寸及卷轴主要规格如下：
a. ACF长度：一般使用为50m。其他规格包括：25m，100m，200m。
b. ACF宽度：ACF可以提供的宽度1.0~20mm。现在COG使用最多的规格主要为：1.5mm，2.0mm，2.5mm，3.0mm，3.5mm。
c. 卷轴规格：
标准外径为：Φ 125mm （其他可能有Φ 95，135，145，155，230mm）标准内径为：Φ 25.4mm（除此外可能有Φ 18.5mm）
注：关于产品宽度，长度，卷轴尺寸等若有特殊要求，可以与供应商协商制作。
d. 导电粒子规格：
导电粒子的直径大小主要有： 2.8um3um、3.5um、4um、5um等
3、ACF的主要原材料介绍
1）ACF主要的两种原材料是：金球和树脂
A、树脂
作用：树脂黏着剂除了防湿气、接着、耐热及绝缘等功能外主要作为固定IC晶片与基板间电极相对位置，并提供一定压迫力量以维持电极与导电粒子间的接触面积
特性：ACF所使用的树脂是属于热固性树脂类的环氧树脂，具有高温稳定性、热膨胀性低和吸湿性低等优点，但由于高温固化的特性不易重工
B、金球：
作用：主要是起导通作用，有效连接两者的相对应的电路
种类：主要是以金属粉末和高分子塑胶球（具有弹性）表面涂布金属为主，常见的金属粉末为镍、金、镍上镀金、银和锡等，目前COG所使用的ACF，其导电粒子多为在高分子塑胶球表面镀镍镀金
导电金球的表面处理：导电金球表面绝缘处理和导电金球表面不加绝缘处理
而导电粒子根据表面的处理，可以大概分为两类，一为表面经过绝缘处理措施或者增加绝缘层，此种粒子在防止横向短路有着非常的优势。另一种则为普通导电粒子，表面未进行绝缘处理，此种粒子造成横向短路的概率会大大增加。现在使用的COG ACF 基本都采用了绝缘处理的粒子
当普通粒子在
bump 间连接时
造成短路绝缘粒子则可以预防在bump 间连接时造成短路
4、ACF的层结构介绍
为了达到预防ACF导电粒子造成横向短路，COG ACF现在较多采用了ACF层双层结构来达到此目的。在双层结构中，上层树脂胶中未放入导电粒子（NCF），而只在下层中放入导电粒子（ACF），相比于全部有粒子的单层结构而言，减少了单位体积内的粒子密度，当IC下压与LCD bonding后，bump间残留及bump区域受力挤压到bump间粒子数量就会减少，从而降低了短路发生的概率。同时由于导电粒子置于ACF下层，在IC bonding过程中不会影响粒子的捕获率
5、ACF 的导通原理介绍
Insulation F(b ） ： Force of cohesion by ACF binder ．
F(p ） ： Force of elastic deformation by ACF particles ．
F(b)F(b)F(p)F(p)Adhesion
Picture of cross section by SEM
X
Y Z
Connection ACF 导通原理
Z
ACF 导通原理：
利用导电粒子连接IC 晶片与基板两者之间的电极使之成为导通，同时又能避免相邻两电极间导通短路，而达成只在Z 轴方向导通的目的
端子上の粒子数と導通信頼性（85℃・85％）
5
10
15
202530
35
40
45
50
12345678910
端子上粒子数[個]最大抵抗値[Ω]初期値500ｈｒ1000hr
ACF 中导电粒子捕获达到一定的数量时在IC bump 与ITO 间才能发挥作用，当捕获粒子数过少时，会直接影响导通效果。所以要求每个bump 上达到有效的粒子数量必须大于5个
6、ACF 的导通粒子数量有效性
7、ACF导通的可靠性
8、ACF绝缘的可靠性
9、ACF的工艺参数要求
温度、时间、压力是ACF三个重要的工艺参数
A、温度：是ACF发生作用中一个必需的条件，温度是否合适直接影响了bonding效果及产品的可靠性。其影响内容主要包括以下几个方面：
a.ACF固化率；
b. IC粘接可靠性；
c. 导电粒子的爆破效果
1）ACF对温度曲线的要求
温度曲线是指ACF热压过程温度随时间变化的曲线。ACF树脂胶的固化过程主要是胶材的质变过程，首先胶在高温下溶化流动，此步是在非常短的时间内完成。随即胶材在高温下发生变化—固化。为了保证ACF有效固化，对ACF固化温度曲线提出了特别要求—须在前2秒内达到目标固化温度的90% 。
