C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Adhesives for Electronics
Reliability Study of Sub 100 Micron Pitch, Flex-to-ITO/glassInterconnection, Bonded with an Anisotropic Conductive Film.
Cameron T. Murray, Peter B. Hogerton,
Theary Chheang, Robert L. Rudman
3M Company Bonding Systems Division,
230-2E-11, St. Paul, MN 55144
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
C:\jobs\143970 rudman\graphics\1.jpg
Z-Axis/ Anisotropic Conductivity
Conductivity in
the Z direction only
(through the thickness
of the adhesive)
Z
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Flex to ITO Bonding
Copper trace
ZAF
ITO Trace
Glass
Flex Circuit
LCD
Polymer particle preferred with ITO traces
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Cellular Phone Applications for ZAF
Flex to ITO glass
5000 series - specificproduct dependingupon pitch
Flex to PCB
7303 or 5000 seriesdepending upon pitch
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Making Reliable Bonds
Proper thermocompression bonding technique
Flex alignment to ITO/glass or PCB
Proper thermal cure profile
Proper pressure
Proper overlap area
guaranteed minimum number of particles (to provide lowelectrical resistance)
Proper pitch
minimum space between traces to avoid shorting
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Thermocompression Bonding
ITO Glass
Bonding
Thermode
 Applied pressure
Flex Circuit
Z-Axis Conductive
Film
Compliant
layer
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Pressure Uniformity
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Temperature Profile
ITO Glass
Bonding
Thermode
Ram pressure
Flex Circuit
Thermocouple
Compliant
layer
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Overlap Area
Copper trace
ZAF
ITO Trace
Glass
Flex Circuit
LCD
Overlap Area = ZAF width x
Trace width
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Overlap Area
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Particle Count
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Reliability Study
Fine Pitch Flex bonded to ITO/Glass  (10  /square)
80, 100 micron pitch
285 interconnections per condition
Peel Testing and Electrical Resistance
Environmental Testing Conditions
100 for 1024 hours
125 for 1025 hours
60 95 RH for 1029 hours
-40 to 100  Thermal cycle (1 hour/cycle) for 1029cycles
-55 to 125 for 1820 cycles Thermal shock
85 and 85 RH for 1028 hours
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Thermocompression Bonder
C:\My Documents\Conductives Program\Literature\Application Photos\microjoin bonder front.jpg
C:\My Documents\Conductives Program\Literature\Application Photos\Microjoin bonder side.jpg
Thermode
Compliant layer
Circuitry
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Temperature Profile
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
LCD Visual Inspection
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Proper Bond Formation
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Particle Compression - Top
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Particle Compression - Side
C:\My Documents\Conductives Program\Slides, Photos and Drawings\Photos\Product Micrographs\5303R crossection.tif
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
4 Wire Resistance Test
Test designed to subtract out the resistance of thecopper traces and the ITO glass:
Requires specialized flexible circuit design
Automated testing jig/ computer data collection
57 measurements per sample / 5 samples per condition
Microvoltmeter and power supply
Test limitations
Perfect circuit design not possible - measured resistanceis influenced by ITO resistance
Samples must be removed from the environment fortesting
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
4 Wire Test Circuit
C:\My Documents\Conductives Program\All Products\5000 Series Info\5552R reliability\test flex.JPG
Test Pads
Circuit Traces
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
4 Wire Test Pads
C:\My Documents\Conductives Program\All Products\5000 Series Info\5552R reliability\Tr 60 pads 16 x.jpg
Power
Supply
Voltmeter
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
100 Micron Reliability
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
80 Micron Reliability
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Peel Test
IPC TM-650 2.4.9.1
2.5 mm / min peel rate
90 degree angle
Reported values = maximum value on plot
Peel testing performed at the conclusion ofenvironmental aging
5 peeled parts per environmental condition
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Typical Peel Test
2.5 mm/min
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Peel Reliability
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Shorting Test
Flex with 30 micron gapbonded to non-conductiveglass
Initially shorts found -related to fillet formationover edge of ITO glass
128 flex samples remadewith proper bonding
12,800 gaps measuredwith no shorts
C:\My Documents\34972\PH vertical bar orig fade.jpg
C:\My Documents\34972\PH symbols only.jpg
3M Bonding Systems Division
Conclusions
Fine pitch circuitry can be bonded with  Z-Axis Filmsinto a highly reliable interconnection
Proper bonding conditions and equipment are importantwhen making a reliable bond
proper placement of ZAF to prevent shorting
proper particle compression
proper thermal profile for good  mechanical (peel)performance
Visual inspection combined with electrical and peeltesting are important tools in monitoring process control