近年來在Pich40um的超高密度及無鉛等環保要求的形勢下,各向異性導電膠ACA((Anisotropic Conductive Adhesive)、各向異性導電膠薄膜ACF( Anisotropic Conductive Film)與焊料樹脂導電材料ESC( Epoxy Encapsulated Solder Connection)都屬于導電膠ECA( Electrically Conductive Adhesives.)技術。ECA技術悄然興起。
一、ACA、ACF技術
各向異性導電膠有膏狀和薄膜狀兩種,ACA是膏狀的漿料;ACF是薄膜狀的,通常根據應用的要求加工成不同寬度的海帶狀。ACA、ACF材料內浮有導電球顆粒。用這種膠或海膜膠帶把倒裝芯片固定在基板上,當導體反向壓在一起時導電路徑就會在Z軸方向出現。
二、各向異性導電膠(ACA)與傳統錫鉛焊料相比具有的優點與應用
①適合于超細間距(50um),比焊料互連間距窄一個數量級,有利于封裝的進一步微型化。
②ACA具有較低的固化溫度,因而特別適合于熱敏感元器件的互連和非可焊性表面的互連。
③ACA的互連工藝過程非常簡單,工藝步驟少,有利于提高生產效率和降低成本。
④ACA具有較高的柔性和更好的熱膨脹系數匹配,改善了互連點的環境適應性,減少失效。
⑤節約封裝的工序
⑥ACA屬于綠色電子封裝材料,不含鉛及其他有毒金屬。
由于上述一系列優異性能,使ACA技術迅速在以倒裝芯片互連的IC封裝中及撓性板電纜與硬板之間的互連中得到廣泛應用。例如,液晶顯示屏,個人數字助理(PDA)、全球定位系統(GPS)、移動電話、游戲機、筆記本電腦、HDD(硬盤駆動器)磁頭、存儲器模塊、光電耦合器等設備內部的IC連接,大部分都是通過ACA或ACF互連的。
三、ACF互連器件的粘結原理和工藝
ACF是在聚合物基體(如環氧基的膠)中摻入一定量(一般為3%~15%,體積百分比)的導電粒子而形成的薄膜。導電粒子一般為在表面使有Ni/Au涂層的球形樹脂微顆粒。在粘結前,各向異性導電膠中的導電粒子一般呈近似均勻分布,互不接觸,井有一層絕緣膜保護,因此ACF膜本身是不導電的。未使用的各向異性導電膜一般都有上下兩層保護膜,在粘結前需要將保護膜揭掉。通常情況下,ACF的粘結過程包括預粘結和粘結兩道工藝。當對ACF膜加壓、加熱后,它會變軟化(呈膠體狀態),導電粒子可以流動并均勻分布,使得每條線路有一定數量的導電粒子,保證穩定的電阻值。在粘結壓力的作用下,導電粒子絕緣膜破裂,圓片上的凸點和與之對應的玻璃基板上的ITO電路之間夾著多個受壓變形的導電粒子,由這些變形的導電粒子實現上、下凸點之間的電互連,沒有受壓的其他區域的粒子互不接觸。因此,實現了各向異性互連。固化后,實現了電子封裝的機械支撐和散熱。COG器件的粘結原理和導電粒子在粘結過程中的變形機理。
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