地震後復工中的日立化成 與Sony兩大ACF廠技術解析

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1 地震後復工中的日立化成 與Sony兩大ACF廠技術解析
異方性導電膜( Anisotropic Conductive Film；ACF) 是將驅動IC或PCB接著於玻璃基板上的重要關鍵材料。 ACF全球的市佔以日商日立化成(Hitachi Chemical)佔超過5成，生產基地位於茨城縣，全球5大TFT LCD面板廠包括三星(Samsung)、LG Display、友達、奇美、夏普(Sharp)均有極大比例採用。 另一生產商日本Sony化學(Sony Chemical &Information Device)，其生產線位於櫪木縣，兩家日廠合佔全球ACF供應比重達9成以上。 此外韓國LG Micron與三星Cheil都為自己集團生產異方性導電膠，雖然產能較小，但可供自家集團使用，兩家韓廠市佔率僅5％。 台廠方面則有瑋鋒科技由工研院技轉量產ACF技術，已發展出可應用於LCD模組製程的ACF產品，據稱其產品已通過友達認證，但目前並未獲得台灣廠商大量使用。 日立及Sony的ACF工廠均位於311東日本大地震災區，生產因地震影響暫告中斷，由於目前台灣TFT LCD面板廠的ACF庫存只剩1個月，因此傳出ACF因地震影響而供應吃緊。 但日立化成的下館事業所及Sony化學鹿沼事業所，生產設備未受地震損害，並且陸續恢復生產出貨，使得ACF缺貨危機暫告解除。 目前震災災區的茨城縣全區及千葉、櫪木2縣的部分區域持續排除在限電區域之外，由於日立化成的ACF生產線位於茨城縣，Sony化學ACF生產線位於櫪木縣，2家公司廠房設備均未受損並已在3月16日及17日陸續恢復生產，加上排除在限電區域之外，因此可望不受限電影響恢復生產ACF，ACF斷料危機可望暫時解除。但由於全關東地區仍有限電問題，加上福島核能電廠災變的變數尚未明朗，未來ACF的供應是否能完全恢復正常還要持續觀察。 經過此次ACF斷貨危機，LCD廠商開始採取將ACF料源分散向多家供應商採購的分散風險策略，以往由於認證不易的台廠ACF產品亦有可能趁此機會獲得台灣LCD廠商的注意及重視，獲得發展的機會。 分析師暨專案經理 陳彌彰 2011/3/18

2 異方性導電膜是以樹脂及導電粒子合成而成，主要用於連接2種不同基材和線路，具備細線化、製程簡單，符合無鉛環保製程要求，有良好的防濕、接著、導電及絕緣功用。
ACF兼具單向導電及膠合固定的功能，主要應用在不適合以高溫鉛或錫焊接的製程，如 FPC、Plastic Card及 LCD Module 等電子線路的連接用途。 LCD模組除TFT LCD之外，其週邊必須連動驅動晶片作為顯示訊號之控制用途，而ACF就承擔連接2種不同零組件的大任。 其應用已廣於各種尺寸之LCD產品之上，是LCD不可或缺的關鍵材料之一。 資料來源：日立化成，2011/3

3 資料來源：日立化成，2011/3 當Z軸導通電阻值與XY平面絕緣電阻值的差異超過一定比值後，即可稱為良好的導電異方性。
ACF是以高性能樹脂及導電粒子合成，主要用於連接2種不同基材和線路，當2種不同基材的連接需要互相導通時， ACF因具有上下(Z軸)電氣導通，左右平面(X,Y軸)絕緣的特性，並且有優良的防濕、接著、導電及絕緣功能，因此是應用於連接2種不同基材和線路的良好選擇。 目前異方性導電產品包括異方性導電膏與異方性導電膜兩種大類。 異方性導電膜(ACF)具有可以連續加工(Tape-on-Reel)與極低材料損失的特性，因此成為目前較普遍使用的產品形式。 圖中為日立化成異方性導電膜成品。 資料來源：日立化成，2011/3

4 資料來源：日立化成，2011/3 導電粒子的粒徑分佈和分佈均勻性亦會對異方導電特性有所影響。
導電粒子必須具有良好的粒徑均一性和真圓度，以確保電極與導電粒子間的接觸面積一致，維持相同的導通電阻，並同時避免部分電極未接觸到導電粒子，導致開路的情形發生。 常見的粒徑範圍在3~5μm之間，太大的導電粒子會降低每個電極接觸的粒子數，同時也容易造成相鄰電極導電粒子接觸而短路；太小的導電粒子容易形成粒子聚集的問題，造成粒子分佈密度不均。 在導電粒子的種類方面目前以金屬粉末和高分子塑膠球表面鍍上金屬為主。此外亦有金屬粉鎳(Ni)、金(Au)、鎳上鍍金、銀及錫合金等。 如圖所示、日立化成的導電粒子是採高分子塑膠球表面鍍鎳及銅的架構。 資料來源：日立化成，2011/3

5 如圖所示、Sony Chemical與日立化成相同，導電粒子均採用高分子塑膠球表面鍍鎳及銅的架構。

6 資料來源：Sony化學，2011/3 但Sony更發展出稱為Microconnector的先進ACF技術，應用在COF、COG接合上。
此ACF材料主要是在導電粒子製作上進行創新，其導電粒子除了如一般在塑膠核心表面鍍上金屬層之外，又在金屬層表面再塗布一層10nm厚的絕緣層，而此絕緣層則是由極細微的樹脂粒子所組成。 當此種ACF材料貼附於軟性基板進行熱壓製程時，導電粒子與晶片凸塊和軟性基板電極同時會壓破其接觸面的絕緣層(即Z軸方向)，但未接觸的XY平面方向之絕緣層則不會被壓破，繼續保持其絕緣性。 Sony認為使用此種塗布絕緣層的導電粒子，可以提高異方性導電膠的粒子密度，達到細間距和低導通電阻的要求，而同時又不會有短路的情形發生。 台廠勝華便主要採用Sony的ACF材料。 資料來源：Sony化學，2011/3

7 資料來源：Sony化學，2011/3 ACF製作方式是將導電粒子與絕緣膠材混合之後透過高精度的塗佈技術塗佈在Base Film之上。

8 利用導電粒子連接IC晶片與基板兩者之間的電極使之成為導通，同時又能避免相鄰兩電極間導通短路，而達成只在Z軸方向導通之目的。
平時導電粒子在黏合劑中均勻分佈，互不接觸，其間有一層絕緣膜，ACF 膜是不導電的。 當對ACF膜加壓、加熱後，導電粒子絕緣膜破裂，並互相在有線路的部分(因為較無線路部分突起) 擠壓在一起，形成導通。 日立化成因可靠性的考量，樹脂黏著劑方面，在其產品上均選擇使用環氧樹脂系統以提高材料的黏著強度、玻璃轉移溫度及防濕性等特性。 資料來源：日立化成，2011/3

9 資料來源：日立化成，2011/3 被擠壓後的導電粒子接觸面積是原來球狀時橫切面的3~4 倍，經加熱使黏合劑固化後，保持導通狀態。
一般導通部分電阻在10MΩ以下,未導通部分相鄰端子間在100MΩ 以上。  資料來源：日立化成，2011/3

10 一般而言，LCD面板與驅動IC系統的介面銜接技術大致可分為下列幾種：卷帶式晶粒自動貼合技術(Tape Automated Bonding；TAB)、晶粒－玻璃接合技術(Chip on Glass；COG)、晶粒－軟板接合技術(Chip on Flex；COF)。 目前 ACF 在 LCD 模組方面的應用涵蓋各種尺寸大小，由於不同尺寸及用途的LCD模組大小及設計均有差異，因此ACF廠商亦發產出適合不同需求的ACF產品。 包括在TCP/COF 封裝時連接至 LCD 之 OLB (Outer Lead Bonding),驅動 IC 接著於TCP/COF 載板的 ILB (Inner Lead Bonding)製程以及使用 COG 封裝時驅動 IC與玻璃基板接合(Chip on Glass)之製程。 資料來源：日立化成，2011/3

11 以大尺寸LCD模組為例，即使將PWB透過TCP連結LCD模組的高密度配線加以連結，這在傳統錫焊方式是相當難以達成的，但ACF卻相當適合不能高溫處理的TCP連接。
資料來源：日立化成，2011/3

12 異方性導電膜可能為 受地震影響最大LCD零組件
用於貼合TFT LCD驅動IC的異方性導電膜(ACF)，日立化成約佔5成市場，Sony化學約4成，合計全球市佔率高達9成，且2家廠商生產ACF的主力工廠包括日立化成下館事業所(茨城縣筑西市)及Sony化學鹿沼事業所(櫪木縣鹿沼市)第1及第2工廠，雖然地處內陸未受海嘯影響，但由於都處在地震影響範圍內，在地震後雙雙傳出停工消息，造成全球LCD供應鏈極大的恐慌。 後來經調查，兩家公司的工廠廠房及生產設備均未受地震損害。 資料來源：DIGITIMES，2011/3 11

13 日本2大ACF生產廠商陸續恢復生產 Sony化學鹿沼事業所第1工廠 日立化成下館事業所(五所宮) Sony化學鹿沼事業所第2工廠
Sony化學鹿沼事業所(櫪木縣鹿沼市)第1及第2工廠在2011年3月16日開始恢復ACF生產。 日立化成在茨城縣及千葉縣內的生產據點在電力、氣體、工業用水等的供應陸續恢復後，開始進行生產設備的檢查及產品試作，結果確認運作正常，可順利生產後，ACF於2011年3月17日開始恢復生產及出貨。 ACF斷貨危機在日立化成與Sony化學陸續恢復生產後暫時得到解除，但目前日本關東地區因電力供應不足而暫時有分區限電的問題，可能會影響ACF的生產，但考慮到ACF生產製程並非相當複雜敏感，加上目前日本處於冬季酷寒時期，雖然ACF須保持在低溫環境，但就目前日本的氣溫即使短時間停止供電也不會有大礙。因此評估單就ACF生產而言，目前分區限電對ACF生產影響有限，估計應可發揮最少7成以上的產能。 震災災區的茨城縣全區及千葉、櫪木2縣的部分區域目前持續排除在限電區域之外，由於日立化成的ACF生產線位於茨城縣，Sony化學ACF生產線位於櫪木縣，2家公司廠房設備均未受損並已在3月16日及17日陸續恢復生產，加上排除在限電區域之外，因此可望不受限電影響恢復生產ACF，ACF斷料危機可望暫時解除。 但限電問題亦有可能對於ACF的上游材料供應造成影響，若長期無法恢復正常供電仍可能對於ACF生產造成影響。 另一影響因素為福島核電廠災變的輻射擴散問題，雖然日立化成與Sony化學的工廠均不在福島縣內，但都位於福島縣南方，如核災未能受到控制，目前仍不能排除未來因輻射問題影響ACF生產出貨的可能性。 日立化成下館事業所(五所宮) Sony化學鹿沼事業所第2工廠 資料來源：日立化成、Sony化學、DIGITIMES整理，2011/3