ACF異方性導(dǎo)電膠應(yīng)用趨勢
冠品化學(xué)(TeamChem)由臺(tái)大留美學(xué)人葉圣偉博士在2001年創(chuàng)立，經(jīng)營及研發(fā)團(tuán)隊(duì)皆由曾服務(wù)于3M、臺(tái)塑、鴻準(zhǔn)、國巨、華碩、碩盈機(jī)械...等高科技公司的專業(yè)人士所組成，以致力研發(fā)綠色環(huán)保材質(zhì)，提供軟性PCB、軟性電路板、軟性電子紙、軟性排線、軟性銅箔基板等產(chǎn)品；近年來更研發(fā)出軟性快干散熱油墨，可應(yīng)用于軟性電路板、筆記型電腦鍵盤、EMI屏蔽軟板，以及2011年ACF異方性導(dǎo)電膠，應(yīng)用在觸控螢?zāi)?、RFID無線射頻標(biāo)簽等產(chǎn)品領(lǐng)域...
冠品化學(xué)創(chuàng)辦人暨研發(fā)處副總經(jīng)理葉圣偉博士表示，冠品產(chǎn)品皆朝低溫的方向走，這跟材料有關(guān)，一旦走向低溫則材料的選擇會(huì)很寬。不管是Touch Panel或LCM液晶顯示模組，尤其是Touch Panel，必須使用耐熱性不高的PET Film塑膠膜，如果能夠維持在較低溫的操作環(huán)境，它的操作特性會(huì)穩(wěn)定許多。
ACF異方性導(dǎo)電膠
異方性導(dǎo)電膠(Anisotropic Conductive Film；ACF)，是一種基材A與基材B之間涂布貼合，限定電流只能由垂直軸Z方向流通于基材A、B之間的一種特殊涂布物質(zhì)。目前ACF常用到的例如軟式排線、Film On Glass(FOG)薄膜軟板╱玻璃貼合制程等，不同材質(zhì)的電極藉由ACF的黏合，同時(shí)限定電流只能從黏合方向(垂直方向)導(dǎo)通流動(dòng)，可以解決一些以往連接器無法處理的細(xì)微導(dǎo)線連接問題。在分工體系╱供應(yīng)鏈齊備的液晶面板產(chǎn)業(yè)中，葉博士點(diǎn)出ACF異方性導(dǎo)電膠的適用范圍，乃位于LCD面板與觸控面板下游組裝(Assembly)的環(huán)節(jié)處。
低溫黏合╱導(dǎo)通必要性 創(chuàng)造ACF需求
葉博士認(rèn)為，ITO薄膜的發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用材料創(chuàng)新，特別在智慧型手機(jī)及平板電腦的流行，宣告了后PC時(shí)代的開始，也預(yù)示了觸控面板產(chǎn)業(yè)的興起。據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，觸控面板產(chǎn)值于2010年已達(dá)35億美元的規(guī)模。
觸控面板ITO薄膜市場趨勢與ACF廠商動(dòng)態(tài)
據(jù)葉博士指出，目前ITO薄膜市場由日系廠商雄踞，臺(tái)商則是急起直追。日商掌握上層PET膜+強(qiáng)化液、下層PET膜鍍ITO導(dǎo)電層，兩層PET膜間以感壓膠貼合。而臺(tái)商只能生產(chǎn)技術(shù)門檻低的單層PET膜為主，省掉1層PET及感壓膠，由于大量出貨，在2008年造成市場價(jià)格下滑。由于ITO薄膜已開始應(yīng)用于電容式觸控面板，臺(tái)系液晶面板廠商正密切與筆電廠商共同研發(fā)。
在成本分析上，觸控螢?zāi)恢饕纤加械恼w成本比重，ITO薄膜占38%、玻璃占24%、壓合╱黏著劑占24%、FPC可撓軟板占14%。而目前有生產(chǎn)ACF異方性導(dǎo)電膠膜╱涂膠的廠商中，如Sony、Hitachi等是類似雙面膠型態(tài)，需要以卷帶機(jī)撕去上下離形保護(hù)紙后，再以熱壓機(jī)黏貼于要導(dǎo)通處的技術(shù)。其好處是適用于大量一定尺寸的基材，但是機(jī)具昂貴，材料成本也昂貴，同時(shí)熱壓溫度一般為200°C以上，無法應(yīng)用于ITO-PET膜以及RFID、OLED等產(chǎn)品。
日本Threebond(三鍵化學(xué))、美國3M所生產(chǎn)的ACP異方性導(dǎo)電涂膠，采已調(diào)合好的單一黏著劑，每公斤要價(jià)1,500~1,700美元，它可以立即施工，但是需要攝氏140~160度高溫壓合才能黏住導(dǎo)通，適用于網(wǎng)印或1膠施工，但ACP須在攝氏5度環(huán)境下冷藏，使用前先取出花4小時(shí)回溫到室溫后才能進(jìn)行壓合，保存期限約3個(gè)月，時(shí)間越久導(dǎo)電效果會(huì)迅速降低，且無法應(yīng)用在ITO PET膜壓合。
段標(biāo)；ACF異方性導(dǎo)電膠的選擇特性
葉博士指出，1984年日立化學(xué)推出全球第1個(gè)商業(yè)用ACF導(dǎo)電膠，用于金屬與非金屬組件之間的導(dǎo)通黏合。而目前市面上有推出ACF的廠商，以新力化學(xué)(SONY Chemical)的ACF為例，壓合溫度仍多在160~210℃之間，且導(dǎo)電粒子采金鎳樹脂球或鍍金鎳球。
而ACF導(dǎo)電性與導(dǎo)電球粒徑有相當(dāng)大的關(guān)系，就學(xué)理上導(dǎo)電球粒徑越小，因總導(dǎo)通表面積比較大，因而有較佳的電流導(dǎo)通度。不過在實(shí)務(wù)上，因?yàn)轲ぶ牡谋砻妫粢晕⒂^來看其實(shí)是相當(dāng)粗糙的，小的導(dǎo)電球粒容易受到接著材質(zhì)的平坦平整度不均影響，導(dǎo)通效果未必能達(dá)到最好，反而可壓縮變形的鍍鎳樹脂球，會(huì)因?yàn)榭蓧嚎s變形、讓接著基材之間的縫隙被填滿，而會(huì)有較佳的導(dǎo)通度。
葉博士因而放棄以均一球形導(dǎo)電粒子的配方設(shè)計(jì)，改采由球徑0.2~0.5μm不等的球串狀鎳粉結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)電面積為一般導(dǎo)電球的10倍以上，且中空疏松的纖維狀結(jié)構(gòu)具備高度可壓縮性，熱壓時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)重整、變形，使之與基材接觸面積增加，導(dǎo)電性大幅提升。同時(shí)也不會(huì)影響到基材的接著性，打造出冠品的AC120 ACF異方性導(dǎo)電膠膜。
據(jù)測試結(jié)果，冠品AC120 ACF異方性導(dǎo)電膠膜，每平方公尺熱阻抗低于千分之一瓦，剝離強(qiáng)度大于0.5kg/cm，環(huán)境溫度80℃連續(xù)48小時(shí)導(dǎo)通測試下，平均阻抗值每平方公尺低于1微歐姆(<1μΩ)，同時(shí)通過60℃水中連續(xù)4小時(shí)浸泡下的防水漏電測試，以及低于3%的吸濕性測試。
AC120 ACF與一般市售ACF產(chǎn)品之最大不同之處在于其操作簡易，不易受壓力或溫度均勻等參數(shù)影響。且接著后之電性阻抗低，穩(wěn)定性高，可耐高溫、高濕。可以120~170°C較低熱壓溫度壓合，可應(yīng)用于PET膜與ITO玻璃基材、數(shù)位相機(jī)、電子紙的軟排線之間的熱壓連接，同時(shí)ACF導(dǎo)電膠無須先以特別??溫度處理，直接以室溫就能夠存放。
在AC120 ACF的實(shí)際應(yīng)用案例上，葉博士是以實(shí)際生產(chǎn)線上壓合程序的照片為例。首先是上下基材黏著處的對位及熱壓，先由上下黏著基材的排線對位，把FPCB以抽真空的方式吸附于以轉(zhuǎn)鈕移動(dòng)的平臺(tái)。接下來上下排線的定位，藉由CCD攝影機(jī)把排線影像放大并傳送至監(jiān)視器，接下來進(jìn)行以60℃、1大氣壓(0.1 MPa )的強(qiáng)度，進(jìn)行至少4秒鐘的壓合；壓合完成后，以三用電表量測排線間的終端電阻值，來檢測連接后排線的導(dǎo)通程度。
葉博士也解釋，ACF在熱壓考量下，若接著基材表面極性高及粗糙，則接著容易，熱壓溫度及壓力也不需太高，像玻璃、有膠FPCB、銅面、ITO等屬于易接著基材。反之則需升溫及加壓才能產(chǎn)生良好接著，像是PET、PI-film或金面。而兩接著基材中有一方必須為軟質(zhì)，且越軟越易操作；接著基材之導(dǎo)線面需平坦且凸出，否則不易產(chǎn)生良好的導(dǎo)電性連接效果。
