ACF膠"分層發(fā)白"背后：車載屏高溫測(cè)試后的“致命”腐蝕

發(fā)布時(shí)間： 2026-06-26 00:00

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異方性導(dǎo)電膠膜（Anisotropic Conductive Film，簡(jiǎn)稱ACF）在 LCD、LED 顯示面板、觸控屏、攝像頭模組及各類需精密微電路互連的電子器件中起到不可替代的連接作用，其核心特性為異向?qū)щ姡弘娏鲀H沿 Z 軸（垂直厚度方向）導(dǎo)通，XY 平面橫向保持絕緣，可在微米級(jí)狹小間隙內(nèi)形成穩(wěn)定可靠的電氣連接，同時(shí)避免相鄰電極發(fā)生短路。

但這款成熟互連材料，卻在車載顯示屏工況測(cè)試中“栽了跟頭”。

某型號(hào)車載顯示屏經(jīng) 70℃通電恒溫測(cè)試后，ACF 膠區(qū)域出現(xiàn)明顯分層發(fā)白現(xiàn)象。車載電子產(chǎn)品對(duì)高溫耐受、抗振動(dòng)、長(zhǎng)期使用壽命均有嚴(yán)苛強(qiáng)制要求，70℃僅為輕度測(cè)試條件，未達(dá)到車載嚴(yán)苛加速標(biāo)準(zhǔn)。

問題究竟出在哪里？為查明失效原因，我們開展了系統(tǒng)性失效分析。

光學(xué)檢查——定位異常區(qū)域

對(duì)NG樣品的分層位置進(jìn)行明場(chǎng)/暗場(chǎng)觀察：

明場(chǎng)模式：分層位置ACF膠表面不平滑，存在明顯凹凸；

NG1和NG2光學(xué)分析圖片

暗場(chǎng)模式：分層區(qū)域發(fā)白，NG1和NG2內(nèi)部均可見明顯異物顆粒。

NG1和NG2光學(xué)分析圖片

結(jié)論：

分層并非均勻的界面脫粘，而是伴隨有物質(zhì)侵蝕或外來污染的特征。

SEM形貌分析——看清"誰離開了誰"

揭開FPC后觀察ACF膠與玻璃面的分離界面：

樣品	分層界面歸屬	關(guān)鍵形貌特征
NG1	ACF膠粘在FPC側(cè)，與玻璃面脫離	膠面形成不規(guī)則、邊緣界限清晰的侵蝕痕跡；玻璃面未見明顯腐蝕，也無與膠面形貌對(duì)應(yīng)的印記
NG2	同樣為ACF膠與玻璃面分層	ACF膠和玻璃均發(fā)生嚴(yán)重腐蝕；部分玻璃剝離并粘附于FPC側(cè)，邊緣可見流淌狀痕跡

NG1和NG2SEM典型圖片

結(jié)論：

NG1的玻璃面相對(duì)"干凈"，說明早期腐蝕主要發(fā)生在ACF膠本體，而NG2的腐蝕已蔓延至玻璃基板，呈現(xiàn)出漸進(jìn)性惡化的特征，這提示腐蝕介質(zhì)可能從膠層內(nèi)部或界面處發(fā)起，而非玻璃面導(dǎo)入。

EDS元素分析——捕捉"異常訪客"

對(duì)NG樣品和OK樣品ACF膠分層位置、正常位置，NG樣品玻璃面進(jìn)行能譜分析：

ACF膠分層位置 vs 正常位置：分層區(qū)檢出K元素異常富集；

NG1和OK的ACF膠分層位置與未分層位置的EDS結(jié)果

玻璃面：檢出P元素異常；

NG1玻璃面板的EDS結(jié)果

內(nèi)部異物：主要成分為 C、O、Cl、Ni。

NG1異物的元素

結(jié)論：

K、P、Cl、F等元素的出現(xiàn)，暗示存在含鉀鹽、含磷化合物及鹵素相關(guān)物質(zhì)，但EDS無法區(qū)分元素的具體化學(xué)形態(tài)。

FTIR紅外光譜——鎖定"氰化物"信號(hào)

對(duì)NG1分層位置與正常位置的ACF膠進(jìn)行紅外對(duì)比：

膠體主成分為聚氨酯（符合常規(guī)ACF膠配方）；
分層位置在2182.27 cm?1處出現(xiàn)新增吸收峰。

NG1的ACF膠分層位置與正常位置FTIR譜圖

結(jié)論：

該波數(shù)對(duì)應(yīng)氰化物（-C≡N）的特征伸縮振動(dòng)吸收，在ACF膠的聚氨酯體系中，氰化物并非配方組分，而是外來侵蝕產(chǎn)物或反應(yīng)中間體——這是一個(gè)強(qiáng)烈的"腐蝕信號(hào)"。

TOF-SIMS飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜——最終定罪

對(duì)NG1玻璃面板表面進(jìn)行正/負(fù)離子模式的差譜分析（異常位置減正常位置）：

正離子差譜（圖5）異常富集：

KCN?、NaCN? —— 氰化物鹽類
KOH?、NaOH? —— 強(qiáng)堿性物質(zhì)
In? —— 可能來自ITO玻璃的銦溶出

NG1正常位置與異常位置正離子TOF-SIMS差譜

2. 負(fù)離子差譜（圖6）異常富集：

F? —— 氟離子
H?PO?? —— 磷酸二氫根

NG1 正常位置與異常位置負(fù)離子TOF-SIMS差譜

結(jié)論：

分層區(qū)域同時(shí)存在氰酸/氰化物侵蝕與氟化氫/磷酸侵蝕的雙重腐蝕體系，F(xiàn)?與H?PO??是典型的強(qiáng)腐蝕性陰離子，在高溫通電環(huán)境下對(duì)聚氨酯膠層及玻璃界面產(chǎn)生持續(xù)化學(xué)攻擊，導(dǎo)致膠膜降解、界面粘附失效，最終表現(xiàn)為分層與發(fā)白。

失效原因：

ACF膠與玻璃基板的分層，根本原因是膠層受到了腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，而非單純的工藝壓合不良或熱老化降解。

氰化物/氰酸類物質(zhì)攻擊膠體高分子鏈；
氟離子（F?）對(duì)玻璃基板（含SiO?）及膠體產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕；
磷酸/磷酸鹽提供酸性腐蝕環(huán)境，加速界面失效；
K?、Na? 等堿金屬離子作為伴隨離子存在，可能與上述腐蝕性陰離子形成鹽類。

改進(jìn)建議：

關(guān)注ACF膠的熱穩(wěn)定性：在車載等高溫應(yīng)用場(chǎng)景中，應(yīng)對(duì)ACF膠在高溫下的分解產(chǎn)物進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，尤其是氰化物、氟化物等潛在腐蝕性物質(zhì)的釋放風(fēng)險(xiǎn)；
加強(qiáng)過程管控：生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格管控可能引入K、P、Cl、Ni等元素的污染源，這些元素往往是腐蝕性化合物的“前體”；
建立快速篩查手段：可將FTIR的2182.27 cm?1特征峰作為ACF膠受氰化物腐蝕的快速篩查指標(biāo)；
關(guān)注界面可靠性：ACF膠與玻璃的界面是薄弱環(huán)節(jié)，高溫高濕環(huán)境下尤為脆弱，在選材和工藝驗(yàn)證時(shí)應(yīng)給予重點(diǎn)關(guān)注。