各向異性導電膠（Anisotropic Conductive Adhesive，簡稱ACA或ACP）是一種在特定方向上具有導電性能的高分子粘接材料，廣泛應用于微電子封裝、液晶顯示模塊（LCM）連接、柔性電路板（FPCB）組裝等領域。其核心特性在于垂直方向導電、水平方向絕緣，能夠實現精密電子元器件的電氣互連與機械固定，同時避免信號串擾。以下從原理、分類、應用及發展趨勢等方面展開詳解。

一、基本原理與結構特性

各向異性導電膠的導電機制依賴于內部分散的導電粒子（通常為直徑3-15μm的金屬鍍層聚合物微球或純金屬顆粒）。當膠體受壓固化時，導電粒子在垂直方向被擠壓形成導電路徑，而水平方向因粒子間距較大保持絕緣。這種特性使其特別適合高密度、細間距（Fine Pitch）的互連場景，如芯片與玻璃基板（COG）的綁定。 膠體基材多為環氧樹脂、硅膠或丙烯酸酯等熱固性/光固性高分子，通過添加固化劑、增韌劑等改性組分，平衡導電性、粘接強度與柔韌性。例如，環氧基ACA耐高溫性好（可達200℃），適用于汽車電子；而硅膠基ACP則更耐濕熱，適合戶外顯示屏。

二、主要類型與技術分類

1. 各向異性導電膠膜（ACF）

以薄膜形式預置導電粒子，通過熱壓工藝實現綁定。典型結構包括三層：離型膜、膠層和載體膜。ACF在液晶面板驅動IC封裝中占主導地位，如手機屏幕的TFT-LCD與驅動芯片連接，其工藝精度需控制在±1μm以內。

2. 各向異性導電膠漿（ACP）

液態點膠式材料，適用于不規則表面或局部補強。通過絲網印刷或噴射點膠工藝施膠，固化后形成導電通路。例如，智能手表的心率傳感器模組常采用ACP固定柔性電路。

3. 紫外光固化型（UV-ACA）

添加光引發劑，通過紫外線照射快速固化（數秒內），適用于熱敏感元件。部分產品結合熱壓與UV固化，如OLED面板的異形結構綁定。

三、關鍵性能指標與測試方法

導電性能：接觸電阻需低于0.1Ω（測試標準IPC-TM-650 2.4.14），通過四探針法測量。

粘接強度：剪切強度通常要求≥10MPa（ASTM D1002），確保機械可靠性。

絕緣電阻：水平方向絕緣電阻需＞10^12Ω（IEC 60093），防止電路短路。

耐環境性：包括85℃/85%RH高溫高濕測試（1000小時）、熱循環（-40℃~125℃，500次）等。

四、典型應用場景

1. 顯示技術領域

COG（Chip on Glass）：驅動IC直接綁定到玻璃基板，ACF提供微米級互連，分辨率可達50μm間距。

FOG（Flex on Glass）：柔性電路與玻璃基板連接，用于曲面屏模組，如折疊屏手機的鉸鏈區電路。

2. 半導體封裝*

倒裝芯片（Flip Chip）：替代傳統焊錫，減少熱應力損傷，尤其適用于MEMS傳感器封裝。

SiP（系統級封裝）：三維堆疊芯片的垂直互連，如5G射頻模組的異質集成。

3. 新興電子設備

可穿戴設備的生物電極連接，要求膠體具備生物相容性（ISO 10993認證）。

印刷電子中納米銀線電路的低溫固化連接（＜120℃）。

五、技術挑戰與發展趨勢

1. 微細化與高密度化

隨著芯片I/O數增加，導電粒子需向亞微米級發展（如0.5μm鎳金核殼粒子），但面臨粒子分散均勻性難題。日立化學開發的“梯度分布”技術可優化粒子分布密度。

2. 低溫固化技術

針對PI（聚酰亞胺）基板等熱敏感材料，開發80℃以下固化膠體，如采用自由基引發體系或微波輔助固化。

3. 多功能集成

韓國三星已試產兼具電磁屏蔽（添加鐵氧體顆粒）和導熱（氮化硼填充）的復合型ACF，用于車載毫米波雷達模組。

4. 環保化改進

歐盟RoHS 3.0限制溴系阻燃劑使用，推動無鹵素ACA研發。例如，漢高推出的Loctite 3350系列采用磷系阻燃劑。 未來，隨著異質集成、柔性電子等技術的發展，各向異性導電膠將在材料體系、工藝兼容性等方面持續創新，成為高端電子制造不可或缺的關鍵材料。

審核編輯 黃宇