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封裝及Bonding
新聞詳情

全面屏COG和COF芯片封裝技術(shù)分析

發(fā)布時間:2022-08-30 15:42:57 最后更新:2022-09-07 14:23:23 瀏覽次數(shù):7244


        目前手機(jī)顯示主要采用COG技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動芯片的封裝。18:9顯示屏仍然可以采 用COG工藝,但是未來幾年隨著全面屏從18:9向19:9甚至20:9演進(jìn),COG將越發(fā)力不從心。而采用COF的全面屏,其下端邊框可能縮小至3.6mm的距離甚至更小,因此COF將滿足更高屏占比的需求。


 

 

       對于全面屏而言,最佳的方式是基于COF工藝(即觸控IC固定于FPC軟板上), 相比于COG可以進(jìn)一步提升顯示面積。根據(jù)臺灣工研院的研究數(shù)據(jù),盡管采用 COF的1:6 MUX TDDI方案比采用COG的1:3 MUX TDDI的成本上升6.5-9.5美元, 但是下邊框尺寸極限可以由3.4-3.5mm縮減至2.3-2.5mm。

 

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       其次,在芯片封裝方面,目前 COF 產(chǎn)能主要集中在中大尺寸,COG 集中在中小尺寸。要做全面屏模組廠需要重新投資中小尺寸的 COF bonding,產(chǎn)能缺口較大。同時,COF 封裝需要超細(xì)FPC 和高要 求的 bonding 工藝,成本也比 COG 要高。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研情況,COF 單價比 COG 單價要高出 9 美金左右。 其中,全球 COF 制造企業(yè)能量產(chǎn) 10 微米等級的制造商,并且形成規(guī)?;a(chǎn)的主要為中國大陸以外的 5 家企業(yè),分別為韓國的 Stemco 和 LGIT、臺灣的欣邦和易華以及日本的新藤電子,Stemco、LGIT 和新藤電子能做雙面超細(xì) COF 基板,欣邦和易華是單面的產(chǎn)能。

 

 

 

       根據(jù)日本廠商目前可以做到的極限,使用 COF 下邊框可以做到 2.5mm 以內(nèi),不過成本要比 COG 高出 9 美金左右,采用異形切割、 調(diào)整背光模組之后成本將會更高。其實,COG 經(jīng)過優(yōu)化下邊框也能做窄,面對產(chǎn)能的限制、高昂的成本,手機(jī)品牌廠商真愿意為幾毫米左 右的窄邊框優(yōu)勢選擇COF、進(jìn)行異形切割設(shè)備投資、調(diào)整背光模組么?

        我們認(rèn)為國產(chǎn)廠商更多的是采取一種折中方案,使用 COG 封裝,將下邊框做到 9mm 以下,最主要的是在整機(jī)尺寸不變的情況 下將之前的 5.2/5.5 寸屏升級為 5.7/6 寸,推出“低配版”全面屏。而 蘋果等高端品牌機(jī)型的屏幕變革將進(jìn)行的更加徹底一些,采用 COF 封裝、增加異形切割工序等,努力將下邊框收窄至 5mm以下,這也是全面屏技術(shù)的長期選擇。

 

 


COF相比COG是更優(yōu)的解決方案

 

       COF可以縮小下邊框的長度,符合全面屏發(fā)展趨勢。COF全稱為Chip On FPC 或Chip On Film,中文為柔性基板上的芯片技術(shù),與COG不同之處為,COF將芯片 直接封裝到FPC上,由于FPC可以自由彎曲,因此可以將其折到玻璃背面,從而實 現(xiàn)縮小下邊框的目的。與COG相比,其可以縮小邊框大約1.5mm。

 

 

 

       具體工藝上,COF分單層COF和雙層COF。從整個生產(chǎn)上考量,單層COF和雙 層COF兩者均有其優(yōu)點和缺點。簡單來看,單層COF好處是價格便宜,一般比雙層 便宜5倍,但缺點是需要極高的精準(zhǔn)設(shè)備,一般機(jī)臺無法達(dá)到COF的要求。雙層COF 好處是可以達(dá)到更高的解析度,其缺點是需要打兩層COF,成本高昂,需要更多的 Bonding設(shè)備。

 

       MOB和MOC芯片封裝技術(shù):在封裝環(huán)節(jié)推動前置CCM小型化,有望加速滲透 新型MOB和MOC封裝技術(shù)相比傳統(tǒng)的COB等封裝方式能夠減小模組尺寸。目前攝像頭芯片封裝有CSP(Chip Size Package)、COB(Chip On Board)、COF (Chip On FPC)和FC(Flip Chip)技術(shù)四種,隨著手機(jī)攝像頭像素越來越高,主要用于800萬像素以下的CSP技術(shù)地位下降,能夠?qū)崿F(xiàn)更高圖像質(zhì)量的COB、COF/FC更受青睞。采用FC封裝得到的模組會薄1mm,但成本也較高。但在全面屏趨勢下,需要有新的技術(shù)將攝像頭模組做的更小。

 

 

 

       在傳統(tǒng)的COB封裝中,線路板上安裝了感光芯片、連接線和電路器件(如電容、 電阻等),同時用一個底座(通常是一個塑料支架)粘貼于線路板上。芯片和電路器件都是裸露在空間中的,底座沒有將芯片和電路元件包覆在內(nèi)。 而在新型的MOB(Molding On Board)封裝技術(shù)中,線路板部分包含線路板主 體和封裝部,封裝部通過模塑的方式與線路板一體化連接,取代了COB封裝技術(shù)中 的塑料底座。

 

       MOB中線路板上依然有感光芯片、連接線和電路元件,不同于COB技術(shù),MOB中封裝部同時將電路元件(電容、電阻等)包覆在內(nèi),一方面防止電路器 件上的灰塵雜物污染芯片,另一方面增加了封裝部向內(nèi)設(shè)置的空間,從而減小攝像 頭模組的寬度。在更進(jìn)一步的MOC(Molding On Chip)封裝技術(shù)中,封裝部不僅將電路元件 包覆在內(nèi),還將連接線也包覆在內(nèi),并與一部分芯片連接。因此封裝部向內(nèi)設(shè)置的空間更大,從而攝像頭模組寬度減小的空間也更大。

 

  

 

       COF方案所用的FPC主要采用聚酰亞胺(PI膜)混合物材料,厚度僅為50-100um,線寬線距在20um以下,所以在FPC生產(chǎn)過程中要采用半加成,或者加成法工藝。目前COF 封裝用的FPC主要是臺系廠商供貨,如易華電等。而國內(nèi)廠商如景旺電子,合力泰子公司藍(lán)沛也有相關(guān)技術(shù)積累,后續(xù)有望受益于COF方案的進(jìn)一步推廣。 COF封裝則是采用自動化的卷對卷設(shè)備生產(chǎn)。

        上圖是典型的COF卷對卷生產(chǎn)流程示意圖,產(chǎn)線左右兩邊都是PI膜卷,PI膜通過自動封裝機(jī)臺從左往右傳輸,自動封裝機(jī) 臺下方會被持續(xù)加熱至400攝氏度。芯片被壓放在PI膜上之后,芯片下方的金球會和PI 膜中的引線鍵合,這一過程被稱為內(nèi)側(cè)引線鍵合(ILB,Inner Lead Bonding),隨后芯片會通過環(huán)氧樹脂封裝起來(Sealing Resin流程),并涂上阻焊層(Solder)進(jìn)一 步保護(hù)IC,后續(xù)將其他周邊元器件也通過ILB鍵合并封裝在PI膜上。經(jīng)過這一流程COF就生產(chǎn)完成了。由于COF卷對卷生產(chǎn)過程中需要加熱,而PI膜的熱膨脹系數(shù)為16um/m/C, 相比芯片的2.49 um/m/C而言,較為不穩(wěn)定,所以對設(shè)備精度要求很高。

 

       總體來說,隨著手機(jī)顯示屏分辨率需求的不斷提升,在有限的顯示區(qū)域內(nèi),COF封裝技術(shù)面臨著凸點節(jié)距變小、密度變高等技術(shù)難點與問題。不過OLED顯示屏與LCD(液晶顯示屏)在COF封裝的實現(xiàn)工藝上有所不同,各廠商目前的設(shè)備精度與技術(shù)能力都很難以良好的可靠性和較高的良率來采用1-Layer COF來實現(xiàn)FHD規(guī)格以上的OLED顯示屏,目前各家廠商都正積極研發(fā)解決方案,希望將來能將技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種OLED面板設(shè)計。

 

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