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关于COG工艺的应用

发布来源:www.xyhlcd.com   发布时间:2010-11-1

      COG组装工艺设备是采用各向异性导电薄膜ACF(Anisotropic Conductive Film)和热压焊工艺,将精细间距的IC贴装到玻璃基板上,实现IC和玻璃基板的电气和机械互连的一种先进工艺设备。COG组装工艺设备是IC与玻璃基板连接的主要设备,可广泛应用于平板显示器行业,特别是液晶模块的组装。

COG组装工艺设备主要涉及温度控制技术、IC精密对位技术、精密压力控制技术及CCD应用技术等。

下一代手机/PDA/发展趋势为体积小,重量轻,功能多。迎合这种趋势,液晶显示模块就必须有高集成度显示器封装。COF的主要特性为重量轻,柔韧度好,携带其他有源器件的集成度高,因此能充分满足这种需求。不过,对于COF而言,批量生产需要的成熟封装仍有许多困难。随着COF材料和设备的商业化,毋庸质疑,COF将成为便携显示器件未来之星。

导言

我门正处在一个信息时代,对诸如手机和个人数字处理等许多无线通讯产品的全球需求量日益增加。目前全世界有超过3亿人在使用手机,预计在2002年将超过10亿人。而且,人们希望他们的便携仪器使用更方便,功能更多,获取信息更多。这点反映在手机重量的发展趋势上,从1992年到2000年的8年内,手机重量从780克降为69克。事实上,手机的外型也从瓶状变为烟盒状甚至更小的形状。另一方面,手机的功能正逐步增加。以前,手机只能用于通话,现在,我们可以用之读取信息,发送信息和图片等。更甚者,已经出现了WAP和可视电话。在新世纪要迎合这种日新月异的变化,就需要重量更轻,集成度更高的显示器封装工艺。

什么叫做柔性板上的芯片(COF)?

      简单地说,COF就是将一个或多个含有有源器件的微型半导体材料利用倒装(或倒焊)晶片方法放置在一个薄膜上,使得显示器的驱动器或控制器,温度补偿电路和字符只读存储器(ROM)能以高集成度方式贴装在一起。图1示例了一种COF封装。表1对COF封装和其他典型显示驱动芯片封装进行了图示对比。

       尽管COF与传统带状自动焊接(TAB)非常相似,他们之间仍有许多不同点(见下表)。

正如我们所见,使用COF的优势在于: 

      ●集成微型半导体材料(驱动器+字符ROM+有源器件)直接倒焊在COF上,从而可以经受SMT工艺的回流焊接。
      ●COF是一种柔软,轻薄且柔韧的材料,必要时能弯折180度。因此设计灵活性更高。
      ●非常薄(衬底厚度仅为0.02MM)且重量轻适合便携仪器使用。
      ●使带背光的液晶显示模块厚度可能降为3.5MM甚至更薄。
      ●设计时温度补偿或调压器等周边有源器件可随意安放在模块上。此外,输入线数大大减少了。
     ●COF可以当作是外引线焊接(OLB)到主板上的一种柔性电缆。因此,可以使用更薄的LCD屏(厚度为0.4MM)。

COG工艺的技术问题 

      九十年代以来,COG工艺已广泛应用于LCD工业。但是,对于尺寸大分辨率高的显示器,从128*81点阵开始,采用COG工艺仍有许多技术问题。

1.机械尺寸限制 

      显示分辨率提高了,但显示器宽度不能增加。使用单个驱动芯片解决方案,段驱动器连接到一片玻璃的凸缘上,公共信号则通过LCD上的氧化铟锡(ITO)走线。这就大大增加了LCD的废弃区。然而,如果单个驱动芯片解决方案应用于COF上,则可克服此问题。因为COF可以在自己的薄膜上走线。 

      另一方面,如果应用COG工艺,必须预留相当大的玻璃宽度以进行焊接IC和连接FPC。一般来说,COG贴装需要4~4.5mm宽,而COF贴装仅需要1.5~2.0mm宽。COF可大大减少显示器的贴装空间从而制造更大的显示容量。

2.COG的连接可靠性 

      随着便携仪器的显示分辨率不断提高,驱动IC的外型尺寸也增大了。因此,驱动IC的外表(长比宽)比率也增加了。可是,外表比越大,COG焊接的连接可靠性越差。这是因为,在热压焊接时产生的热量作用下,随着驱动IC的膨胀,剩余张力也增加了。一般来说,LS1 外表比为10:1时较安全。 

      COF工艺可以应用方形/长方形驱动IC代替COG焊接需要的瘦长形IC。从而,连接可靠性问题解决了。

3.交叉效应 

      交叉效应(Glasser)就是当在浅背景上选择显示黑区时由于耦合效应产生亮度/染色性的多余变化。例如,在显示黑区的顶部,底部,左部和右部出现灰色区域,而理论上应保持与显示背景一样的亮度。图2示例了一个有源矩阵LCD(Kawaji)的不同交叉效应图形。 

      随着显示容量和分辨率的提升,COG工艺的LCD的ITO走线电阻会增加从而增加IC输入信号的负载电阻,反过来,负载电阻增加又会增加耦合效应或影响驱动波形。然而,如应用COF工艺,线电阻可大大减少,因为,COF的走线在薄膜上而非LCD上。

COF生产的未来挑战 

      尽管使用COF有许多优点,生产需要考虑的事项应予以高度重视。 

      ●目前衬底价格相当昂贵,大约比传统的TAB带状材料贵50%左右。此外,目前,高质量的衬底供给非常有限。 
      ●成品率不易达到98%以上。COF倒焊芯片工艺的焊接工具对位准确性仍旧不稳定。因而,产品的整个造价可能更高。  
      ● 生产能力:目前大多数COF薄膜以单数形式制造,因为当代回流焊接设备有限。批量运作应采用大批量卷轴-对-卷轴形式(如TAB)处理。然而,回流焊接设备自动处理这种柔软柔韧材料非常有限。仍需高度发展尖端和高质量的SMD贴装设备和回流设备。另一方面,COF生产已应用了多个冲头管芯贴装设备以提高焊接容量。

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