太原理工大学现代科技学院信息系 本科毕业论文（设计）开题报告 毕业设计(论文)题目 单向导电胶膜贴附检测图像系统 学生姓名 导师姓名 专 业 自动化 报告日期 2016.3.11 班 级 指导教师意见 签字 年 月 日 专业(教研室)主任意见 年 月 日 系主任意 见 年 月 日 1.选题意义 随着电子科技类产品朝轻，薄，短，小化加快速度进行发展，各种携带式电子科技类产品几乎都以液晶显示器作为显示面板，特别是在摄录放影机，笔记型计算机，移动终端或个人数字处理器等产品上，液晶显示器已是重要的组成组件。液晶显示器除了液晶面板外，在其外围必须连动驱动芯片作为显示讯号之控制用途。一般而言，液晶面板与驱动IC系统的接口衔接技术大致可分为下列几种:卷带式晶粒自动贴合技术(Tape Automated Bonding;TAB)、晶粒-玻璃接合技术(Chip on Glass;COG)、晶粒-软板接合技术(Chip on Flex;COF)。 一、ACF基础原理???1.1材料介绍? ??1.1.1何谓异方性导电膜：其特点在于Z轴电气导通方向与XY绝缘平面的电阻特性有着非常明显的差异性。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。? ??1.1.2ACF主要组成：最重要的包含树脂黏着剂、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。???1.2基础原理? ??1.2.1导通原理：利用导电粒子连接IC芯片与LCD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。? ??注：LCD面板(包括面偏光片和底偏光片);IC(集成电路):驱动和控制LCD显示;ACF(异方性导电膜):将IC与LCD或FPC与LCD连接;FPC(柔性线路板):连接和导电作用 1.2.2ACF主要参数对bonding的影响：? ??异方导电特性主要根据导电粒子的充填率。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。此外，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，导电粒子一定要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，同时也易引起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。? ??二、ACF贴附不良分析与改善???2.1?ACF短贴? ??1）现象：ACF未完全贴合IC压合区域? ??2）原因：剪刀剪ACF的位置要位于压头前，并且两者要相距1-1.5mm，若靠的太近，压头可能会压到切刀切的位置，?剥离离型纸时ACF在切口处被扯断，造成下一片ACF倒折，也会造成此片贴付不良。确认方法：在FPC?ACF贴付完毕后，目视或在显微镜下可看到压头压到的位置和没有压到的位置颜色有明显差异。? ??3）对策：若确认NG，1)看看剪刀机构是否松动；2)若没有松动，则需要打开后盖调整剪刀与压头的相对位置。???2.2?ACF反折? ??1）现象：剪刀剪不断造成最后一颗反折。? ??2）原因：剪刀上有胶、剪刀倾斜、剪刀不锋利、切刀深度不够、切刀速度不当等。? ??确认方法：剪一段ACF，用胶带粘去时观察断口是否容易断开，若能断开，在断口处是否有被拉起而使ACF在离型纸上的颜色有所变化。? ??3）对策：a、先观察剪刀上是否有胶b、用安装剪刀的治具检查剪刀是不是倾斜c、检查剪刀刀口是否磨钝d、若前3项都排除，能够最终靠调节剪刀速度来改善，因为调剪刀深度效果不明显。 应用领域 1、移动手持设备：手机 、数码相机 2、电脑及周边：打印机、键盘 3、消费电子：电视机、GPS/电子词典 2.国内外研究现状概述 冠品化学(TeamChem)由台大留美学人叶圣伟博士在2001年创立，经营及研发团队皆由曾服务于3M、台塑、鸿准、国巨、华硕、硕盈机械...等高科技公司的专业技术人员所组成，以致力研发绿色环保材质，提供软性PCB、软性电路板、软性电子纸、软性排线、软性铜箔基板等产品；近年来更研发出软性快乾散热油墨，可应用于软性电路板、笔记本电脑键盘、EMI屏蔽软板，以及2011年ACF异方性导电胶，应用在触控屏幕、RFID无线射频卷标等产品领域... 冠品化学创办人暨研发处副总经理叶圣伟博士表示，冠品产品皆朝低温的方向走，这跟材料有关，一旦走向低温则材料的选择会很宽。不管是Touch Panel或LCM液晶显示模块，尤其是Touch Panel，一定要使用耐热性不高的PET Film塑料膜，若能够维持在较低温的操作环境，它的操作特性会稳定许多。 异方性导电胶，是一种基材A与基材B之间涂布贴合，限定电流只能由垂直轴Z方向流通于基材A、B之间的一种特殊涂布物质。目前ACF常用到的例如软式排线、Film On Glass(FOG)薄膜软板╱玻璃贴合制程等，不一样的材质的电极藉由ACF的黏合，同时限定电流只能从黏合方向(垂直方向)导通流动，能解决一些以往连接器无法处理的细微导线连接问题。在分工体系╱供应链齐备的液晶面板产业中，叶博士点出ACF异方性导电胶的适合使用的范围，乃位于LCD面板与触控面板下游组装(Assembly)的环节处。 叶博士认为，ITO薄膜的发展的潜在能力及应用材料创新，特别在智能型手机及平板计算机的流行，宣告了后PC时代的开始，也预示了触控面板产业的兴起。据市调机构的数据，触控面板产值于2010年已达35亿美元的规模。 一般触控屏幕从早期使用电阻式触控时就搭配的ITO-PET film，因具轻薄、价廉、不碎裂等优点，是极具潜力的产品；而目前电容式触控部分虽然使用强化玻璃，但日系韩系厂商也开始将ITO PET薄膜导入投射式电容触控技术的运用。ITO PET薄膜需具备高透明度、可弯曲、可回复、耐压与可导电等特性，且以ITO薄膜制成投射式电容触控面板，具备轻、薄，制造良率提升、在外观形状上能符合可携式产品多变的需求，象是具弧度的触控面板及其它形状。由于ITO PET薄膜与面板做导通连接时，无法以焊接如此高温方式来进行，需要低温操作。因此冠品ACF正是针对此一低温操作需求而设计的新型ACF。 3.主要研究内容 为了为降低横向导通的机率，Hitachi使用了两个方法，其一是导入两层式结构，两层式的ACF产品上层不含导电粒子而仅有绝缘胶材，下层则仍为传统ACF胶膜结构。透过双层结构的使用，能够更好的降低导电粒子横向触碰的机率。然而，双层结构除了加工难度提高之外，由于下层ACF膜的厚度须减半，导电粒子的均匀化难度也提高。 目前，双层结构的ACF胶膜为Hitachi Chemical的专利。除了双层结构之外，Hitachi也使用绝缘粒子，将绝缘粒子散布在导电粒子周围。当脚位金凸块下压时，由于绝缘粒子的直径远小于导电粒子，因此绝缘粒子在垂直压合方向不可能影响导通；但在横向空间却有降低导电粒子碰触的机会。 Sony Chemical的方法是在导电粒子的表层吸附一些细微颗粒之树脂，目的在使导电粒子的表面产生一层具绝缘功能的薄膜结构。此结构的特性是，粒子外围的绝缘薄膜在凸块接点热压合时将被破坏，使得垂直方向导通；至于横向空间的导电粒子绝缘膜则将持续存在，如此即可避免横向粒子直接碰触而造成短路的现象。 Sony架构的缺点是，当导电粒子的绝缘薄膜在热压合时若破坏不完全，将使得垂直方向的接触电阻变大，就会影响ACF的垂直导通特性。目前该结构的专利属于Sony Chemical。 除了上述以结构改良的方式来避免横向绝缘失效以外，透过导电粒子的直径缩小也可达成部分效果。导电粒子的直径已从过去12um一路缩小至目前的3um，主要就在配合Fine Pitch的要求。随着粒径的缩小，粒径及金凸块厚度的误差值也必须同步降低，目前粒径误差值已由过去的±1um降低至±0.2um。 随着驱动IC细脚距的要求，金凸块的最小间距也持续压低，目前凸块厂商已能做到20um左右的凸块脚距。20um的脚距已使ACF横向绝缘的特性备受挑战，Fine Pitch的技术瓶颈压力似乎已经落在ACF胶材的身上了。■驱动IC外型窄长化 ACF胶材之固化温度须持续降低 以减少Warpage效应 当驱动IC以COG形式贴附在LCD玻璃基板上时，为避免占用太多LCD面板的额缘面积，并同时减少IC数目以减少相关成本，使得驱动IC持续朝多脚数及窄长型的趋势来发展。然而，LCD无碱玻璃的线胀系数约4ppm/℃远高于IC的3ppm/℃，当ACF胶材加热至固化温度反应后再降回室温时，IC与玻璃基板将因收缩比例不一致而使产生翘曲的情况，此即Warpage效应。Warpage效应将使ACF垂直导通的效果变差，严重时更将产生Mura。Mura即画面显示因亮度不均而出现各种亮暗区块的现象。 为降低Warpage效应，目前解决方案主要仍朝降低ACF的固化温度来着手。以膨胀系数的单位ppm/℃来看，假使ACF固化温度与室温的差距降低，作业过程中IC及玻璃基板产生热胀冷缩的差距比就会越小，Warpage效应也将降低。 ACF固化温度之特性主要受到绝缘胶材的成分所影响。绝缘胶材成分目前以B-Stage（胶态）之环氧树脂加上硬化剂为主流，惟各家配方仍多有差异。在胶材成分方面虽然较无专利侵权的问题，但种类及成分对产品之特性影响重大，故各家厂商均视配方为机密。ACF的许多规格如硬化速度、黏度流变性、接着强度乃至于ACF固化温度等，莫不受到绝缘胶材的成分所决定。目前在诸多特性之中，降低ACF固化温度已成为各家厂商最重要的努力方向，此特性也是关乎厂商技术高低的重要指标。 4.拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等） ACF的保存方法及有效期 1、未开封之ACF，保存条件:-10~5℃，其有效期为制造后六个月(制造日期及保存条件下有效期ACF之商标会注明)。 2、已开封品之保存条件:-10~5℃其有效期为SONY15天，HITACH30天已开封品，并在空气中，保存之时间仅为7天﹔未开封之产品如果保存在高温环境下，会缩短其有效有效期。 3、加速ACF的热固化﹔若超过了使用保证期限之过期品，本公司规定:不开封的ACF从出厂算起，不超过一年时间继用，超过一年报废，已开封的ACF直接报废。(深圳市捷灿科技有限公司) 3 活性炭纤维(active carbon fiber ) 活性炭纤维(ACF)，亦称纤维状活性炭，是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。其超过50%的碳原子位于内外表面，构筑成独特的吸附结构，被称为表面性固体。 它是由纤维状前驱体，经一定的程序炭化活化而成。较发达的比表面积和较窄的孔径分布使得它具有较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量，且由于它可方便地加工为毡、布、纸等不同的形状，并具有耐酸碱耐腐蚀特性，使得其一问世就得到人们广泛的关注和深入的研究。目前已在环境保护、催化、医药、军工等领域得到普遍应用。 自1962年美国专利首次涉及随后美国ORNL使用活性炭纤维过滤放射性碘辐射以来，不同前驱体有机纤维及其活性炭纤维的研究和应用得到加快速度进行发展。美国、英国、前苏联、特别是日本，是研究和使用ACF的大国，年产量近千吨。国内的ACF研究起始于80年代末期，到90年代后期陆续出现工业化装置。大多处于实验室研究阶段。 制造方法:前驱体原料的不同，ACF的生产的基本工艺和产品的结构也明显不同。ACF的生产一般是将有机前驱体纤维在低温200 ℃~400 ℃下进行稳定化处理，随后进行(炭化)活化。常用的活化方法主要有:用CO2或水蒸汽的物理活化法以及用ZnCI2，H3PO，H2PO4，KOH 的化学活化法，处理温度在700 ℃~1 000 ℃间，不同的处理工艺(时间，温度，活化剂量等)对应产品具有不一样的孔隙结构和性能。用作ACF前驱体的有机纤维主要有纤维素基，PAN基，酚醛基，沥青基，聚乙烯醇基，苯乙烯/烯烃共聚物和木质素纤维等。商业化的主要是前4种。 结构特征:活性炭纤维是一种典型的微孔炭(MPAC)，被认为是超微粒子、表面不规则的构造及极狭窄拥挤的空间的组合，直径为10 μm~30 μm。孔隙直接开口于纤维表面，超微粒子以各种方式结合在一起，形成丰富的纳米空间，形成的这些空间的大小与超微粒子处于同一个数量级，从而造就了较大的比表面积。其含有的许多不规则结构-杂环结构或含有表面官能团的微结构，具有极大的表面能，也造就了微孔相对孔壁分子共同作用形成强大的
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