Połączenia elektryczne z użyciem klejów przewodzących

Połączenia wykonane za pomocą klejów przewodzących prąd mogą łączyć zarówno płytki elastyczne, jak i klasyczne PCB, szklane panele wyświetlaczy i taśmy elastyczne (tzw. flex foil). W procesie tym klej jest przez pewien czas podgrzewany pod naciskiem termody (hot bar), następnie chłodzony i termoda jest unoszona. W ten sposób powstaje gotowe połączenie. Klej przewodzący może występować w formie folii, taśm lub pasty. Zawiera on drobne cząsteczki lub sfery przewodzące, które są odseparowane izolującą warstwą kleju. Wielkość cząsteczek jest tak dobrana, że nie ma niebezpieczeństwa powstania zwarcia.

Anisotropic Conductive Film

Anisotropic Conductive Film, czyli anizotropowy film przewodzący, jest metodą wykonania połączenia elektrycznego i mechanicznego dwóch elementów. Anizotropowy, czyli działający w jednym kierunku, tworzący połączenia elektryczne, a jednocześnie niepowodujący zwarć pomiędzy ścieżkami. Jest wykorzystywany w różnych aplikacjach, a szczególnie ważna jest możliwość wykonywania połączeń na podkładach szklanych (FOG, COG), gdzie nie można wykonać tradycyjnego połączenia lutowanego.

ACF Laminating / Pre-Bonding

W przypadku, gdy nie ma gotowego elementu z naniesionym klejem (taśma Flex), konieczne jest naniesienie kleju na płytkę lub panel szklany. ACF laminating to właśnie proces nanoszenia kleju w postaci taśmy dostępnej w rolkach. Taśma taka składa się z kleju wypełnionego cząsteczkami przewodzącymi i warstwy zabezpieczającej. Proces laminacji kleju jest poprzedzony docięciem warstwy kleju na wymiar złącza. Folia ochronna nie jest przecinana i służy jako taśma transportowa. Klej nanoszony jest na powierzchnię płytki (szkła lub innego podłoża) poprzez kontrolowany docisk i podgrzanie termody.

Heat Seal Bonding / ACF Final Bonding

Kiedy proces laminacji ACF zostanie skończony lub ma się do dyspozycji taśmę flex z naniesionym już klejem, można przystąpić do wykonania finalnego połączenia. Ważnym elementem całego procesu łączenia jest fikstura/uchwyt (jig), który pozycjonuje łączone elementy względem siebie. Dobre pozycjonowanie zapewnia powtarzalność procesu. Wysoka dokładność jest konieczna, gdyż raster ścieżek może być mniejszy niż 50 μm.

Poprzez przyłożenie odpowiedniego i kontrolowanego nacisku, temperatury oraz odczekanie odpowiedniego czasu następuje podgrzanie kleju oraz ściśnięcie cząsteczek przewodzących, które tworzą połączenie elektryczne pomiędzy ścieżkami. Wielkość cząsteczek przewodzących i odległości pomiędzy nimi są tak dobrane, że nie ma niebezpieczeństwa wystąpienia zwarcia pomiędzy ścieżkami. Termoda jest chłodzona i dopiero wtedy następuje jej uniesienie i powstaje gotowe połączenie.

Zalety procesu klejenia ACF / Heat seal bonding to:

• dostępność dla procesu bezołowiowego,
• możliwe wykonywanie połączeń o rastrze >30 μm,
• brak konieczności używania topnika,
• możliwość wykonywania połączeń elektrycznych na podkładach szklanych,
• jest to proces niskotemperaturowy.

Podsumowanie

Aktualnie klejenie za pomocą klejów ACF najczęściej wykorzystywane jest przy połączeniach: flex on glass (FOG), flex on board (FOB), chip on glass (COG), chip on flex (COF) i flex on flex (FOF). Niewątpliwą zaletą jest tutaj mniejsza objętość takich połączeń. W porównaniu z połączeniem typu ZIF, które jest jednym z mniejszych dostępnych złączy, gabaryty połączenia ACF są o 99% mniejsze.

W dobie ciągłej miniaturyzacji jest to niewątpliwa zaleta. Połączenia te są również naprawialne, a ACF bonding ma też większą odporność na tzw. drop test w porównaniu do zwykłych złączy. Niewątpliwie w najbliższych latach nastąpi dalszy rozwój tej technologii i stanie się ona bardziej popularna.

Grzegorz Szypulski
Cezary Tomczyk
AMB Technic
www.amb.pl