ACF产品的主要构成与应用

ACF说明资料目录1ACF功能及市场规模.2.ACF主要构成及应用3.ACF产品优点4.ACF技术特点5.ACF主要厂家6.ACF两大主力厂商之架构7.ACF今后改善方向1.ACF功能及市场规模A.ACF功能异方性导电胶膜（ACF：AnisotropicConductiveFilm）兼具单向导电及胶合固定的功能，目前使用于COG、TCP/COF、COB及FPC，其中尤以驱动IC相关之构装接合最受瞩目。

B.ACF全球市场规模根据日本JMS的调查，2006年全球ACF市场规模约488亿日圆，至2007年将成长至586亿日圆，历年成长率约在20％上下。随着驱动IC在FinePitch潮流的推动下，ACF的产品特性已逐渐成为攸关FinePitch进程的重要因素2.ACF主要构成及应用

A.ACF构成ACF的组成主要包含导电粒子及绝缘胶材两部分，上下各有一层保护膜来保护主成分。使用时先将上膜（CoverFilm）撕去，将ACF胶膜贴附至Substrate的电极上，再把另一层PET底膜（BaseFilm）也撕掉。在精准对位后将上方物件与下方板材压合，经加热及加压一段时间后使绝缘胶材固化，最后形成垂直导通、横向绝缘的稳定结构2.ACF主要构成及应用B.ACF应用领域ACF主要应用在无法透过高温铅锡焊接的制程，如FPC、PlasticCard及LCD等之线路连接，其中尤以驱动IC相关应用为大宗。举凡TCP/COF封装时连接至LCD之OLB（OuterLeadBonding）以及驱动IC接着于TCP/COF载板的ILB（InnerLeadBonding）制程，亦或采COG封装时驱动IC与玻璃基板接合之制程，目前均以ACF导电胶膜为主流材料。3.ACF产品优点产品优点：1采用高品质的树脂及导电粒子点成而成2用于连接二种不同基材和线路3具上下(Z轴)电气导通，左右(X,Y轴)绝缘的特性4提供优良的防湿接着导电及绝缘功用5产品包含感压式自黏胶带和热压式胶膜异方性导电胶带应用范围：6软性电路板或软性排线与LCD的连接7软性电路板或软性排线与PCB的连接8软性电路板或软性排线与薄膜开关的连接9软性电路板或软性电路板间的连接。4.ACF技术特点■A.温度、压力、时间为压合固化之三要素

B-Stage（胶态）之ACF在加压加温至固化温度且历经一段时间后，绝缘胶材将反应成C-Stage（固态）。ACF在反应成固态后，内部导电粒子的相对位置及形变将定型，硬化之胶材也可担任Underfill的脚色，对内部电极接点形成保护的效果。在将ACF压合固化的三条件当中，温度与时间最为厂商所重视，温度参数如前述将影响Warpage效应；时间参数则直接影响工厂的生产效率。

由Hitachi及SonyChemical的产品特性数据，压合温度已由过去动辄200℃降低至180℃，Hitachi也已推出160℃的低温产品。压合时间通常会与压合温度成反比，温度越低则耗时越长。然而，随着技术进步，低温且同时具备低耗时的产品线也已陆续上市。

4.ACF技术特点■B.不同的导电粒子各有其适用产品

导电粒子的种类可分为碳黑、金属球及外镀金属之树脂球等。碳黑为早期产品，目前使用已不多。金属球则以镍球为大宗，优点在于其高硬度、低成本，尖角状突起可插入接点中以增加接触面积；缺点则在其可能破坏脆弱的接点、容易氧化而影响导通等。为克服镍球之氧化问题，可在镍球表面镀金而成为镀金镍球。目前镍球之导电粒子多用于与PCB之连接，LCD面板之ITO电极连接则不适用，主要原因在于金属球质硬且多尖角，怕其对ITO线路造成损伤。

用于LCDGlass之ACF胶膜以镀金镍之树脂球为主流，由于树脂球具弹性，不但不会伤害ITO线路，且在加压胶合的过程中，球体将变形呈椭球状以增加接触面积。另外，外层涂布绝缘树脂之镀金镍树脂球属于Sony的专利，由于生产成本较高，该公司会根据不同应用给于适当参杂以节省成本。

5.ACF主要厂家■ACF主要规格

日商计有HitachiChemical、SonyChemical、AsahiKasei及Sumitomo等；韩商则有LGCable、SKChemical及MLT等；台湾厂商目前较积极的有玮锋，公司技术来自于工研院。ACF价格成本仅占LCD模块约1％的比重，价格低但对面板质量却有决定性的影响，故面板厂更换新品的诱因较小。目前全球ACF市场由HitachiChemical及SonyChemical所垄断，两家合计市占率超过九成以上。以下仅对两家领导厂商之主要产品规格做介绍。

6.两大主力厂商架构1.HitachiChemical的架构

为了降低横向导通的机率，Hitachi使用了两个方法，其一是导入两层式结构，两层式的ACF产品上层不含导电粒子而仅有绝缘胶材，下层则仍为传统ACF胶膜结构。透过双层结构的使用，可以降低导电粒子横向触碰的机率。然而，双层结构除了加工难度提高之外，由于下层ACF膜的厚度须减半，导电粒子的均匀化难度也提高。目前，双层结构的ACF胶膜为HitachiChemical的专利。除了双层结构之外，Hitachi也使用绝缘粒子，将绝缘粒子散布在导电粒子周围。当脚位金凸块下压时，由于绝缘粒子的直径远小于导电粒子，因此绝缘粒子在垂直压合方向不会影响导通；但在横向空间却有降低导电粒子碰触的机会。

6.两大主力厂商架构2.SonyChemical的架构

SonyChemical的方法是在导电粒子的表层吸附一些细微颗粒之树脂，目的在使导电粒子的表面产生一层具绝缘功能的薄膜结构。此结构的特性是，粒子外围的绝缘薄膜在凸块接点热压合时将被破坏，使得垂直方向导通；至于横向空间的导电粒子绝缘膜则将持续存在，如此即可避免横向粒子直接碰触而造成短路的现象。

Sony架构的缺点是，当导电粒子的绝缘薄膜在热压合时若破坏不完全，将使得垂直方向的接触电阻变大，就会影响ACF的垂直导通特性。目前该结构的专利属于SonyChemical。

2.SonyChemical产品应用其中6920系列用于中小型液晶面板的COG；9731SB，9731S9用于中小型液晶面板的FOG；9742KS用于等离子面板的FOG；9420，9920用于大型液晶面板的FOG。型番CP6920FCP6920F3種別COGCOG被着体対応ICICガラス基板ガラス基板対応最小スペース[μm]※11512対応最小ピッチ[μm]※2--対応最小接続面積[μm2]※318001300厚み[μm]2020導電粒子種類金/ニッケルメッキ樹脂粒子絶縁コート付金/ニッケルメッキ樹脂粒子絶縁コート付粒子径[μmФ]43絶縁コート粒子○○仮貼り条件温度[℃]※460～8060～80時間[sec]※51～21～2圧力[MPa]※60.3～1.00.3～1.0本圧着条件温度[℃]※4190～210190～210時間[sec]※555圧力[MPa]※760～8060～807.今后ACF改善方向

1.驱动IC脚距缩小ACF架构须持续改良以提升横向绝缘之特性

ACF中之导电粒子扮演垂直导通的关键角色，胶材中导电粒子数目越多或导电粒子的体积越大，垂直方向的接触电阻越小，导通效果也就越好。然而，过多或过大的导电粒子可能会在压合的过程中，在横向的电极凸块间彼此接触连结，而造成横向导通的短路，使得电气功能不正常。

随着驱动IC的脚距（Pitch）持续微缩，横向脚位电极之凸块间距（Space）也越来越窄，大大地增加ACF在横向绝缘的难度。

2.缩小粒子直径除了上述以结构改良的方式来避免横向绝缘失效以外，透过导电粒子的直径缩小也可达成部分效果。导电粒子的直径已从过去12um一路缩小至目前的3um，主要就在配合FinePitch的要求。随着粒径的缩小，粒径及金凸块厚度的误差值也必须同步降低，目前粒径误差值已由过去的±1um降低至±0.2um。■3.驱动IC外型窄长化ACF胶材之固化温度须持续降低以减少Warpage效应

当驱动IC以COG形式贴附在LCD玻璃基板上时，为避免占用太多LCD面板的额缘面积，并同时减少IC数目以降低成本，使得驱动IC持续朝多脚数及窄长型的趋势来发展。然而，LCD无碱玻璃的膨胀系数约4ppm/℃远高于IC的3ppm/℃，当ACF胶材加热至固化温度反应后再降回室温时，IC与玻璃基板将因收缩比例不一致而使产生翘曲的情况，此即Warpage效应。Warpage效应将使ACF垂直导通的效果变差，严重时更将产生Mura。Mura即画面显示因亮度不均而出现各种亮暗区块的现象。

7.今后ACF改善方向3.为降低Warpage效应，目前解决方案主要仍朝降低ACF的固化温度来着手。以膨胀系数的单位ppm/℃来看，假使ACF固化温度与室温的差距降低，作业过程中IC及玻璃基板产生热胀冷缩的差距比就会越小，Warpage效应也将降低。

ACF固化温度之特性主要受到绝缘胶材的成分所影响。绝缘胶材成分目前以B-Stage（胶态）之环氧树脂加上硬化剂为主流，惟各家配方仍多有差异。在胶材成分方面虽然较无专利侵权的问题，但种类及成分对产品之特性影响重大，故各家厂商均视配方为机密。ACF的许多规格如硬化速度、黏度流变性、接着强度乃至于ACF固化温度等，莫不受到绝缘胶材的成分所决定。目前在诸多特性之中，降低ACF固化温度已成为各家厂商最重要的努力方向，此特性也是关乎厂商技术高低的重要指标。

7.今后ACF改善方向■结论

面板驱动IC在FinePitch的潮流下，不但必须要求金凸块厂的技术提升，对ACF质量的要求也日益严苛。相对于凸块厂必须面临缩小金凸块Pitch、提高金凸块之长宽比、增加凸块表面平整性等诸多压力，ACF厂面对的挑战也不小，归纳两项重要指标如下：

1.缩小ACF之适用Pitch。

2.降低ACF之固化温度。ACF产品结合了物理结构及化学材料等诸多知识，长期以来掌控在日本厂商手中。目前日本厂商仍具垄断地位，韩商近来发展已稍有成果，国内厂商则仍进展有限。ACF为驱动IC封装的主流胶材，未来在高密度IC之覆晶封装的带动下，应用领域可望持续扩大。以ACF市场规模来看，对厂商切入的诱因或许不大。但若以技术推升的角度来看，国内厂商若要摆脱技术7.今后ACF改善方向演讲完毕，谢谢观看！内容总结ACF说明资料。6软性电路板或软性排线与LCD的连接。8软性电路板或软性排线与薄膜开关的连接。9软性电路板或软性电路板间的连接。为克服镍球之氧化问题，可在镍球表面镀金而成为镀金镍球。透过双层结构的使用，可以降低导电粒子横向触碰的机率。対応最小スペース[μm]※1。金/ニッケルメッキ樹脂粒子絶縁コート付。除