فيلم موصل غير متجانس

يُعدّ الغشاء الموصل غير المتجانس ( ACF ) نظام توصيل لاصق شائع الاستخدام في تصنيع شاشات العرض، بما في ذلك شاشات الكريستال السائل (LCD) وتقنية الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء (OLED). في تصنيع الشاشات، يُسهّل الغشاء الموصل غير المتجانس (ACF) التوصيلات الكهربائية والميكانيكية بين إلكترونيات التشغيل والركائز.

تتوفر هذه المادة أيضاً على شكل معجون يُعرف باسم المعجون الموصل غير المتجانس (ACP)، وكلاهما يُصنف ضمن المواد اللاصقة الموصلة غير المتجانسة (ACAs). وقد استُخدمت هذه المواد مؤخراً في توصيلات الأسلاك المرنة باللوحات الإلكترونية أو بين الأسلاك المرنة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف المحمولة ومشغلات MP3، أو في تجميع وحدات كاميرات CMOS.

طُوِّرت موصلات ACA في أواخر سبعينيات القرن العشرين ^{[ 1 ]} وأوائل ثمانينياته ^{[ 2 ]} ، حيث أنتجت شركة Nippon Graphite Industries موصلات اللحام الحراري ^{[ 3 ]} ، بينما أنتجت شركة Hitachi Chemicals ^{[ 4 ]} وشركة Dexerials (المعروفة سابقًا باسم Sony Chemicals & Information Devices ) موصلات ACF ^{[ 5 ]} . وتطورت تقنية ACA بالتوازي مع تقنية OLED، لا سيما مع ازدياد شعبية OLED في أواخر العقد الأول من الألفية الثانية. وخلال هذه الفترة، تكيفت تقنية ACA لتلبية متطلبات التصميم الكهربائي والدوائر لتقنية OLED ، مما أتاح استخدامها على نطاق أوسع في أجهزة مثل الهواتف الذكية وأجهزة التلفاز والشاشات المرنة ^{[ 6 ]} . يوجد حاليًا العديد من مصنعي موصلات اللحام الحراري وموصلات ACA، لكن لا تزال شركتا Hitachi وSony تهيمنان على السوق من حيث الحصة السوقية. ومن بين الشركات المصنعة الأخرى لـ ACAs: 3M ، ^{[ 7 ]} Loctite ، ^{[ 8 ]} DELO ، ^{[ 9 ]} Creative Materials، ^{[ 10 ]} Henkel ، Sun Ray Scientific، ^{[ 11 ]} Kyocera ، ^{[ 12 ]} Three Bond، ^{[ 13 ]} Panacol، ^{[ 14 ]} وBtech. ^{[ 15 ]}

في السنوات الأولى، صُنعت مواد التغليف الأكريليكية من المطاط والأكريليك ومركبات لاصقة أخرى، لكنها سرعان ما اتجهت نحو استخدام أنواع مختلفة من راتنجات الإيبوكسي ثنائية الفينيل المتصلبة حراريًا. مع ذلك، كانت درجات الحرارة المطلوبة مرتفعة نسبيًا (170-180 درجة مئوية)، ولذا قامت شركتا سوني وهيتاشي، الرائدتان في السوق، بتطوير وطرح مواد أكريليكية في أوائل الألفية الثانية، مما خفض درجات حرارة المعالجة إلى أقل من 150 درجة مئوية مع الحفاظ على مدة المعالجة في حدود 10-12 ثانية. وقد ساهمت التطورات اللاحقة في مركبات الأكريليك المستخدمة في تقليل مدة دورة المعالجة إلى أقل من 5 ثوانٍ في كثير من الحالات، وهو الوقت الذي بقيت فيه حتى كتابة هذه السطور. تتوفر بيانات المواصفات على مواقع جميع الشركات المصنعة المذكورة أعلاه.

لا تزال تقنية ACF الشكل الأكثر شيوعًا لوصلات ACA، ويعود ذلك بشكل كبير إلى القدرة على التحكم الدقيق في حجم المادة، وكثافة الجزيئات في أي عينة، وتوزيع هذه الجزيئات داخلها. وينطبق هذا بشكل خاص على معقل ACF التقليدي في وصلات شاشات العرض، إلا أن ACF شهدت نموًا ملحوظًا خارج صناعة شاشات العرض لتشمل مجالات لطالما هيمنت عليها تقنيات التركيب السطحي. وقد كانت القدرة على إنشاء وصلات في مساحة صغيرة جدًا (XYZ) المحرك الرئيسي لهذا التوسع، مدعومةً بالقدرة، في ظل ظروف معينة، على خفض التكلفة بشكل كبير إما عن طريق تقليل عدد المكونات أو إجمالي المواد المستخدمة.

تُستخدم مواد التجميع ذاتية اللصق (ACPs) على نطاق واسع في التطبيقات منخفضة التكلفة، وخاصةً في تجميع الرقائق على ركائز هوائيات RFID . كما تُستخدم في بعض تطبيقات تجميع اللوحات أو الرقائق المرنة، ولكن بمستوى أقل بكثير من مواد التجميع ذاتية اللصق المرنة (ACFs). ورغم أن تكلفة مواد التجميع ذاتية اللصق أقل عمومًا من تكلفة مواد التجميع ذاتية اللصق المرنة، إلا أنها لا توفر نفس مستوى التحكم في كمية المادة اللاصقة وتشتت الجسيمات الذي توفره مواد التجميع ذاتية اللصق المرنة. ولهذا السبب، يصعب استخدامها في التطبيقات عالية الكثافة.

تُستخدم تقنية ACF في تطبيقات مثل رقاقة على الزجاج (COG)، ورقائق مرنة على الزجاج (FOG)، ورقائق مرنة على اللوحة (FOB)، ورقائق مرنة على رقائق مرنة (FOF)، ورقائق على رقائق مرنة (COF)، ورقائق على اللوحة (COB)، وغيرها من التطبيقات المشابهة، وذلك لتحقيق كثافة إشارة أعلى وحجم أصغر. تُستخدم رقائق ACP عادةً في تطبيقات رقاقة على رقائق مرنة (COF) ذات الكثافة المنخفضة ومتطلبات التكلفة المنخفضة، مثل هوائيات RFID، أو في تجميعات FOF وFOB في الأجهزة الإلكترونية المحمولة. وتستخدم تقنية COG، على وجه الخصوص، نتوءات ذهبية للتوصيل بالشاشة. ^{[ 16 ]}

في جميع الحالات، تُرسب المادة غير المتجانسة، مثل الراتنج المتصلد حراريًا الذي يحتوي على جزيئات موصلة، أولًا على الركيزة الأساسية. يمكن القيام بذلك باستخدام عملية الترقق في حالة ACF، أو عملية التوزيع أو الطباعة في حالة ACP. ثم يُوضع الجهاز أو الركيزة الثانوية فوق الركيزة الأساسية، ويُضغط الجانبان معًا لتثبيت الركيزة الثانوية أو الجهاز على الركيزة الأساسية. في كثير من الحالات، تتم عملية التثبيت هذه بدون حرارة أو بكمية ضئيلة من الحرارة تكفي فقط لجعل المادة غير المتجانسة لزجة قليلًا. عند استخدام راتنج متصلد حراريًا يحتوي على جزيئات موصلة، تُحصر الجزيئات بين نقاط بارزة، مثل الأقطاب الكهربائية، بين الركيزة والمكون، مما يُنشئ اتصالًا كهربائيًا بينهما. أما الجزيئات الأخرى فتُعزل بواسطة الراتنج المتصلد حراريًا. ^{[ 17 ]} في بعض الحالات، تُتخطى خطوة التثبيت هذه، وينتقل الجانبان مباشرةً إلى مرحلة الربط في العملية. لكن في التصنيع بكميات كبيرة، سيؤدي ذلك إلى عدم كفاءة عملية التصنيع، لذلك عادة ما يتم الربط المباشر فقط في المختبر أو في التصنيع على نطاق صغير.

تُعدّ عملية الربط الخطوة الثالثة والأخيرة لإتمام عملية تجميع ألياف الكربون المنشطة. في الخطوتين السابقتين، تتراوح درجات الحرارة من درجة حرارة الغرفة إلى 100  درجة مئوية، مع تطبيق الحرارة لمدة ثانية واحدة أو أقل. أما في عملية الربط، فتكون كمية الطاقة الحرارية المطلوبة أعلى نظرًا للحاجة أولًا إلى سكب المادة اللاصقة والسماح للجانبين بالالتحام كهربائيًا ، ثم معالجة المادة اللاصقة لتكوين رابطة متينة وموثوقة. تختلف درجات الحرارة والأوقات والضغط اللازمة لهذه العمليات كما هو موضح في الجدول التالي.

الجدول 1 : شروط تجميع ACF الشائعة

▲ يتم قياس الضغوط الخاصة بالتجميعات المرنة (FOG، FOB، FOF) عبر المنطقة بأكملها أسفل رأس الربط.

※ يتم حساب الضغوط لتجميعات الرقائق (COG، COF) على المساحة السطحية التراكمية للنتوءات الموجودة على الرقاقة.

• الموصل المطاطي ، تقنية توصيل أخرى
• شاشة LCD