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ACF各向异性导电膜热压及COG工艺条件

发布时间:2018-08-13

ACF各向异性导电膜要发生作用,必须经过热压,即通过温度,时间,压力这三个必要条件使得ACF胶固化,导电粒子爆破达到导通效果,从而达到ACF的三个作用:粘接,绝缘,导通 。对于每一款ACF,都有其材料特性,所以对条件的要求也就存在一定的差异。所以如何根据不同的材料获得合适的工艺条件,是至关重要的。


温度

温度是ACF各向异性导电膜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

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% 。如下图所示。

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ACF对温度及固化率的要求:

上述温度曲线主要是对升温速度的要求,而ACF对温度的另一个要求则是最终bonding温度的要求。只有温度达到一定高度后,ACF才会固化,所以主压温度的确定,必须达到ACF胶材固化的温度。此温度随材料不同会有一定的差异。但从现在使用ACF型号来看,一般情况下均需要>180℃。 即只有达到此温度,ACF才能有效固化。

ACF在达到有效的另一个问题就是固化率。在相同时间下,影响固化率的最大因素就是温度。既包括升温速度又包括最终固化温度。固化率与温度的关系可以概括为:在一定的升温速度下,固化温度越高,固化率越高,如图7所示。一般情况下,为保证IC连接可靠性,ACF的固化率需要达到70%以上。若ACF固化率不足,则会造成以下影响:a. IC与LCD粘接可靠性降低,IC容易出现剥离现象;b. 固化率低产品容易形成压贴气泡,影响IC电性导通可靠性;c. ACF固化率低,在FOG过程或者焊接过程中容易造成ACF受热形成IC 与ITO 间的气泡。


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COG压贴气泡

COG ACF 其他温度要求:ACF贴敷及IC预压温度一般情况下为40~80℃。温度最高不能超过90℃,因为在90度后ACF会发生性质改变,开始固化,影响主压的bonding效果。

时间

COG过程,ACF对时间有3个工序的要求:ACF贴敷 ,IC预压,IC主压。其中ACF贴敷及预压时间主要考虑实际效果,以及效率。一般情况下在1~3s之间。但随着COG设备的运行速度提升,以及ACF性能的提高。

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固化率与温度时间的关系

压力

粒子有效性

ACF导通是通过导电粒子达到IC与ITO电性导通的目的。但bonding 后什么样的导电粒子才算是有效呢?

如前所述,导电粒子主要为镀金塑胶球,而起导通作用的则主要是塑胶球外所镀的金属层。只有在导电粒子受力爆破的情况下,才能达到有效的导通效果。

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有效爆破图示

导通电阻:IC与ITO间的连接电阻大小可以体现粒子导通的有效性。在相同条件下,导通电阻越小,说明粒子有效性越高.COG工程要求连接电阻<5Ω.热压后z向形变量。

ACF 导电粒子在Z向受热压后发生形变,以4um直径的粒子为例,如下图9所示,当粒子Z向尺寸压缩为2um左右时,可以达到最佳导通效果。

微信图片_20180813094108.jpg

                                                                粒子爆破判定标准

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