異方性導電フィルム

異方性導電フィルム( ACF ) は、液晶ディスプレイ(LCD) や有機発光ダイオード(OLED) 技術などのパネル ディスプレイ製造で一般的に使用される接着相互接続システムです。ディスプレイ製造において、ACF はドライバー エレクトロニクスと基板間の電気的および機械的な接続を容易にします。

この材料は、異方性導電ペースト (ACP) と呼ばれるペーストの形でも提供されており、両者は異方性導電接着剤 (ACA) としてグループ化されています。ACA は、最近では、携帯電話、MP3 プレーヤーなどの携帯型電子機器や、CMOS カメラ モジュールの組み立てで使用されるフレックスとボードまたはフレックスとフレックスの接続を実行するために使用されています。

ACAは1970年代後半^{[1]から1980年代前半[2]}にかけて開発され、ヒートシールコネクタは日本黒鉛工業^[3] 、 ACFは日立化成^[4]とデクセリアルズ（旧ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス）^[5]によって開発されました。ACA技術はOLED技術とともに進化し、特に2000年代後半にOLEDが勢いを増すにつれて進化しました。この間、ACAはOLEDの電気的および回路設計要件を満たすように適応し、スマートフォン、テレビ、フレキシブルディスプレイなどのデバイスでより広く採用されるようになりました。^[6]現在、ヒートシールコネクタとACAのメーカーは多数ありますが、市場シェアの面では日立とソニーが引き続き業界を支配しています。その他のACA製造業者としては、3M、^[7] Loctite、^[8] DELO、^[9] Creative Materials、^[10] Henkel、Sun Ray Scientific、^[11] Kyocera、^[12] Three Bond、^[13] Panacol、^[14] Btechなどがあります。^[15]

ごく初期の ACA はゴム、アクリル、その他の接着化合物から作られていましたが、急速に熱硬化性ビフェニル型エポキシ樹脂のさまざまなバリエーションに収束しました。必要な温度は 170 ～ 180 ℃ と比較的高かったため、市場リーダーであるソニーと日立は、硬化時間を 10 ～ 12 秒の範囲に抑えながら硬化温度を 150 ℃ 未満に下げるアクリルベースの材料を 2000 年代初頭に開発、リリースしました。使用されるアクリル化合物のさらなる進歩により、硬化サイクル時間は多くの場合 5 秒未満に短縮され、この記事の執筆時点でもその状態が維持されています。仕様書は、上記のすべてのメーカーのサイトで入手できます。

ACF は、材料の量、サンプル内の粒子の密度、サンプル内での粒子の分布を正確に制御できることが主な理由で、ACA の最も人気のあるフォーム ファクターであり続けています。これは、従来の ACF の強みであるディスプレイ相互接続に特に当てはまりますが、ACF はディスプレイ業界以外でも、表面実装技術が長らく独占してきた分野にも大きく成長しています。非常に小さな XYZ スペースで相互接続を行う能力は、この拡大の重要な原動力であり、特定の条件下では、部品数または使用する材料の総量を減らすことでコストを大幅に削減できることも、この拡大の原動力となっています。

ACP は、主にRFIDアンテナ基板へのチップの組み立てなど、ローエンドのアプリケーションで広く使用されています。一部のボードまたはフレックス アセンブリ アプリケーションでも使用されていますが、ACF よりはるかに低いレベルです。ACP は一般に ACF より低コストですが、接着剤の量と粒子の分散を ACF と同じレベルで制御することはできません。このため、高密度アプリケーションで使用することは非常に困難です。

ACF 技術は、チップオングラス (COG)、フレックスオングラス (FOG)、フレックスオンボード (FOB)、フレックスオンフレックス (FOF)、チップオンフレックス (COF)、チップオンボード (COB) などのアプリケーションで、より高い信号密度と全体的なパッケージの小型化のために使用されています。ACP は通常、RFID アンテナなどの低密度でコスト要件が低いチップオンフレックス (COF) アプリケーション、またはハンドヘルド電子機器の FOF および FOB アセンブリでのみ使用されます。特に COG では、ディスプレイへの接続に金バンプも使用されます。^[16]

いずれの場合も、異方性材料、例えば導電性粒子を含む熱硬化性樹脂が最初にベース基板上に堆積される。これは、ACF の場合はラミネーション プロセス、ACP の場合はディスペンスまたは印刷プロセスのいずれかを使用して実行できる。次に、デバイスまたは二次基板をベース基板上に配置し、2 つの側面を一緒に押し付けて二次基板またはデバイスをベース基板に取り付ける。多くの場合、この取り付けプロセスは熱なしで行われるか、異方性材料がわずかに粘着性になるのに十分な最小限の熱で行われる。導電性粒子を含む熱硬化性樹脂を使用する場合、粒子は基板とコンポーネント間の電極などの突出点の間に閉じ込められ、それによってそれらの間の電気的接続が形成される。他の粒子は熱硬化性樹脂によって絶縁される。^[17]場合によっては、この取り付けステップが省略され、2 つの側面がプロセスの接合部分に直接進む。ただし、大量生産では、これは製造プロセスの非効率につながるため、直接接合は通常、研究室または小規模製造でのみ行われる。

接着は、ACF アセンブリを完了するために必要な 3 番目で最後のプロセスです。最初の 2 つのプロセスでは、温度は周囲温度から 100 °C までの範囲で、熱は 1 秒以下で適用されます。接着では、最初に接着剤を流して両側を電気的に接触させ、次に接着剤を硬化させて永続的で信頼性の高い接着を作成する必要があるため、必要な熱エネルギーの量は高くなります。これらのプロセスに必要な温度、時間、圧力は、次の表に示すように異なります。

表1: 一般的なACFアセンブリ条件

▲ フレックスアセンブリ（FOG、FOB、FOF）の圧力は、ボンドヘッドの下の領域全体で測定されます。

※チップアセンブリ（COG、COF）の圧力は、チップ上のバンプの累積表面積に基づいて計算されます。

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