異方性導電膜（ACF）的基礎知識

什麼是異方性導電膜（ACF）？

異方性導電膜（ACF）是一種用於固定及電氣連接電子元件（例如集成電路（IC））到電路板上的黏合劑。ACF最初由索尼化學公司（現為Dexerials Corporation）於1977年推出，如今已成為幾乎所有使用平板顯示器的數位設備（例如智慧型手機、平板電腦和高清電視）的重要組成部分。

ACF通常用於將顯示面板連接到傳輸信號至面板或IC的柔性基板。ACF的常見應用包括：

• COG（玻璃基板晶片封裝），用於連接IC和玻璃基板
• FOG（柔性玻璃貼合技術），用於連接柔性基板和玻璃基板
• FOB（柔性板對接），用於連接柔性基板和剛性基板

ACF 的其他應用還包括智慧卡、用於 CCD（電荷耦合元件）和 CMOS（互補式金屬氧化物半導體）的攝像頭模組。

ACF如何實現黏接、導電和絕緣

ACF具有三個主要功能：黏接、導電和絕緣。ACF的一個顯著優勢是能夠同時連接大量焊墊，從而實現比傳統焊接電子元件方法更精細的間距連接。此外，ACF可以在較低的溫度下進行黏接，溫度範圍為110°C至180°C。

ACF由分散在熱固性樹脂中的導電顆粒組成。為了滿足不同需求，ACF中包含多種類型的導電顆粒。典型的導電顆粒結構包括塗有鎳或金的聚合物，這種結構能夠高效導電，並進一步覆蓋一層絕緣塗層。當施加熱和壓力時，對應的焊盤會捕捉導電顆粒，破壞絕緣塗層，從而在焊盤之間建立電氣連接。

未夾在焊墊之間的顆粒會在薄膜的基樹脂內於焊墊之間移動，從而保持絕緣塗層並防止短路。在下圖中，焊墊與基板之間的電流僅在垂直方向上導通。

ACF結構和黏接工藝

以下是ACF黏接工藝：

步驟1：清潔即將黏附的板材表面。
步驟2：在ACF仍附著有離型膜的情況下，施加熱量和壓力。
步驟3：撕掉釋放膜。
步驟4：將IC晶片的焊盤對準ACF。
步驟5：再次施加熱量和壓力。

Dexerials 的 ACF 以捲裝形式銷售，如下圖所示。它們的薄膜厚度範圍從 10 到 45μm，寬度從 0.5 到 20mm，長度從 10 到 300m。
下圖展示了兩種類型的ACF：三層型和兩層型。三層型是將ACF夾在保護膜和離型膜之間，而兩層型則僅使用離型膜。每種類型都有不同的優點。三層型可以降低灰塵污染的風險，而兩層型則無需在黏接過程中移除保護膜。

使用ACF黏接元件的優勢

隨著技術每年不斷進步，電路板的引腳間距變得越來越精細，連接焊墊的面積逐漸縮小，焊墊之間的間距也越來越窄。雖然傳統上使用回流焊接和連接器組件來將IC等電子元件連接到電路板上，但ACF為這些趨勢提供了一種解決方案。

然而，ACF 的一個缺點是，它在同時連接不同形狀的元件時具有挑戰性，這在回流焊接中非常常見。此外，由於 ACF 是一種黏合劑，它無法像連接器那樣自由拆卸和重新連接。

ACF的好處

• 可以在玻璃基板上黏接元件
• 支援多個墊片的批量連接
• 實現精密間距連接
• 無鉛
• 在相對較低的溫度下快速黏合
• 更薄的黏接區域

ACF的歷史及其創新

自1977年引入以來，Dexerials一直在不斷改進ACF。最初使用的導電顆粒是碳纖維和焊料顆粒。然而，在1988年，Dexerials開發了鍍鎳和鍍金的顆粒。到了1990年代，Dexerials成功開發了一種在顆粒表面塗覆絕緣材料的技術。

隨著數位設備向更高解析度發展，Dexerials透過將粒子尺寸從5μm縮小到2.8μm，順應了精細間距連接的趨勢。2014年，Dexerials開發了一項技術，可以在熱固性樹脂中均勻排列導電粒子，並於2016年將該產品以「粒子」整列型異方性導電膜（ArrayFIX）正式推向市場。該產品有助於數位設備的小型化、輕薄化設計以及更高解析度的顯示。

選擇最佳類型的ACF

在選擇最佳ACF時，應考慮多個因素，包括黏接材料的類型、黏接區域、焊墊之間的距離、焊墊的高度以及耐熱性。

ACF由環氧樹脂或丙烯酸樹脂組成，通過加熱固化。

在需要將柔性印刷電路（FPC）與基板（PCB或玻璃基板）黏接，並且主要考慮到黏接後需要進行返工的情境中，Dexerials推薦使用丙烯酸ACF。（請注意，Dexerials本身並不推薦返工。Dexerials建議只有在進行可靠性評估並確保沒有問題後才進行返工。）

如果客戶可能會進行返工，Dexerials 不建議使用含環氧樹脂的 ACF。主要原因是這通常會損壞需要返工的基板。這是因為固化後的環氧樹脂無法溶解於溶劑中，返工過程需要刮除殘留物。

返工時，通常需要使用熱風槍、烙鐵、加熱板等工具對粘接區域進行加熱，然後剝離FPC。之後，應使用如甲基乙基酮（MEK）或N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）等溶劑和棉籤，小心地清除電路板焊墊之間固化的樹脂殘留物。然而，Dexerials不建議重複使用FPC，因為在剝離過程中FPC通常會發生捲曲，且清理FPC側焊墊之間的樹脂殘留物非常困難。