ACF反应率与绑定压力计算

ACF反应率与绑定压力计算
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一：主讲内容
（1）ACF的有关介绍与ACF的结构
（2）ACF的固化程度（也称反应率）与时间曲线
（3）COG绑定的压力计算方式与ACF的选择
（4）FOG绑定的压力计算方式与ACF的选择
二：ACF介绍与ACF结构
（1）ACF介绍
1.1 何谓异方性导电胶：其特点在于Z轴电气导通方向与XY绝缘平面的电阻特性具有明显的差异性。

当Z轴导通电阻值与XY平面绝缘电阻值的差异超过一定比值后，既可称为良好的导电异方性。

1.2 导通原理：利用导电粒子连接IC芯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 轴方向导通之目的。

1.3 产品分类：1. 异方性导电膏。

2. 异方性导电膜。

异方性导电膜(ACF)具有可以连续加工(Tape-on-Reel)极低材料损失的特性，因此成为目前较普遍使用的产品形式。

1.4 主要组成：主要包括树脂黏着剂、导电粒子两大部分。

树脂黏着剂功能除了防湿气，接着，耐热及绝缘功能外主要为固定IC芯片与基板间电极相对位置，并提供一压迫力量已维持电极与导电粒子间的接触面积。

一般树脂分为热塑性树脂与热固性树脂两大类。

热塑性材料主要具有低温接着，组装快速极容易重工之优点，但亦具有高热膨胀性和高吸湿性缺点，使其处于高温下易劣化，无法符合可靠性、信赖性之需求。

而热固性树脂如环氧树脂(Epoxy)、Polyimide等，则具有高温安定性且热膨胀性和吸湿性低等优点，但加工温度高且不易重工为其缺点，但其可靠性高的优点仍为目前采用最广泛之材料。

在导电粒子方面，异方导电特性主要取决于导电粒子的充填率。

虽然异方性导电
胶其导电率会随着导电粒子充填率的增加而提高，但同时也会提升导电粒子互相接触造成短路的机率。

另外，导电粒子的粒径分布和分布均匀性亦会对异方导电特性有所影响。

通常，导电粒子必须具有良好的粒径均一性和真圆度，以确保电极与导电粒子间的接触面积一致，维持相同的导通电阻，并同时避免部分电极未接触到导电粒子，导致开路的情形发生。

常见的粒径范围在3~5μm之间，太大的导电粒子会降低每个电极接触的粒子数，同时也容易造成相邻电极导电粒子接触而短路的情形；太小的导电粒子容易行成粒子聚集的问题，造成粒子分布密度不平均。

在导电粒子的种类方面目前已金属粉末和高分子塑料球表面涂布金属为主。

常见使用的金属粉镍(Ni)、金(Au)、镍上镀金、银及锡合金等。

目前在可靠性和细间距化的趋势下，如COF和COG构装所使用之异方性导电胶，其导电粒子多表面镀镍镀金之高分子塑料粉末，其特点在于塑料核心具可压缩性，因此可以增加电极与导电粒子间的接触面积，降低导通电阻；同时，塑料核心与树脂基础原料的热膨胀性较为接近，可以避免热循环和热冲击环境时，在高温或低温环境下，导电粒子因与树脂基础原料的热膨胀性差异减少与电极间的接触面积，导致导通电阻上升，甚至于开路失效的情形发生。

1.5 贴合工艺：平时导电粒子在黏合剂中均匀分布,互不接触,加之有一层绝缘膜,ACF 膜是不导电的,当对ACF膜加压、加热后(一般加压、加热分两次,第一次为临时贴在产品上60 ℃～100 ℃, (3～10) ×104 Pa ,2 s～10 s 出货,第二次为部品搭载时约150 ℃～200 ℃,(20～40) ×104 Pa ,10 s～20 s) 导电粒子绝缘膜破裂,并互相在有线路的部分(因为较无线路部分突起) 挤压在一起,形成导通,被挤压后的导电粒子体积是原来的3～4 倍(导电粒子体积不变，差别在於原本是球体状，经过热压後变成类似圆饼状，让上下电极有更多的面积接触到导电粒子),加热使黏合剂固化,保持导通状态。

一般导通部分电阻在10 Ω以下,未导通部分相邻端子间在100MΩ 以上。

（2）：ACF结构
2.1：ACF通常有三层结构或者二层结构
三：ACF固化程度（也称ACF反应率）与时间曲线
ACF胶属于热固化型。

所以我们所说的ACF反应率其实就是ACF 的固化程度。

打个比喻：我们说八分熟的牛派，那么这个牛派的反应率也就是百分之80.同理如果ACF的固化程度是百分之80那么我们说ACF的反应率就是百分之80. 所以有很多OCA 会规格ACF的反应率要达到多少才是绑定OK的。

温度曲线解析：
（1）要想该型号的反应率达70％温度必须要达到180 度。

（2）温度曲线显示;180度时对应的时间为2S。

（3）综合：要保证该型号ACF的信赖性，ACF的温度必须在2S 的时间须达到18 0度。

（4）所以COG、FOG绑定温度的设定必须满足SPEC的温度曲线.
四：COG绑定的压力计算方式与ACF的选择。

（1）Bump Area 查看IC资料可以得出 Bump Area （如上图）· (56*92)*229+(28*130)*(627-230+1) =2628528 (μm2)
· 压力(N) =Bump Area * ACF spec压强(由ACF spec. 得知40~60Mpa ,取40Mpa计算)
=2628528*10^-12 * 40 x 10^6 = 105(N)
· 取60Mpa计算
· 压力(N)= 2628528*10^-12 * 60 x 10^6=157.8 N)
· 因此此型号的ACF COG 压力设定范围为105(N)~157.8N)
· 压力单位转换
· 1KGF=9.8N
· 即该型号的ACF COG 压力设定范围为 10.7KGF~16.1KGF
COG ACF 型号选用原则
第一：IC PAD Area（最小值）必须大于ACF SPEC规定的 BUMP Area（即最小连接电极面积）
第二：IC PAD Space （最小值）必须大于ACF Spec规定的Space即最小电极间隔.
ACF厚度的选择
COG ACF厚度需稍微高于IC BUMP高度，由于COG IC高度一般是:14-20um之间，一般比较固定，所以COG ACF厚度一般选择23-25um,比较固定，不需要考虑。

五：FOG绑定的压力计算方式与ACF的选择。

F = Pacf *S{S是指FOG有效压贴面积：S=L(有效压力面积的
长)*A（有效压力面积的宽）}
压力（F）=S * ACF spec压强（其中ACF spec压强是一个常量，可见个ACF规格书种）
六：FOG ACF的选型
FOG ACF 选型原则
（1）FOG最小值有效电极面积必须大于ACF Spec规定的 Bump Area 最小间距Space 必须大于ACF Spec规定的 Space 即最小电极间隔
（2）根据最小电极面积和最小间隔再查看ACF资料可选用对应的ACF型号方法和COG ACF型号选用一样
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