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【解析】FPC关联的高端技术: COG 与 COF

发布时间:2019-11-26 点击次数:456

COG、COF 的结构

COG 全称为 chip on glass,中文叫做玻璃上芯片技术。它直接通过各项异性导电胶(ACF)将 IC 封装在玻 璃上,实现IC导电凸点与玻璃上的ITO透明导电焊盘互连封装在一起。COF全称为chip on flex或者chip on film, 中文即为柔性基板上的芯片技术,也成为软膜构装技术。与 COG 技术类似,将 IC 芯片直接封装到挠性印制板 上,达到高构装密度,减轻重量,缩小体积,能自由弯曲安装的目的。图 1 和图 2 分别为 COG 与 COG 封装结 构示意图。

如果将 IC,挠性基板,玻璃面板,PCB,其它被动元件(电容,电阻等)通过适当的方式连接起来(如 IC 直接与玻璃面板通过 ACF 连接,COG或者挠性基板与 IC 和玻璃面板采用 ACF 连接,挠性基板与被动元件可采用传 统回流焊,挠性基板与 PCB 可采用传统焊接方式或插头方式连接),就构成了具有 COG 或者 COF 封装的显示 模组,如图 3 与图 4 所示。

COG 与 COF 封装主要采用各向异性导电胶实现 IC 与玻璃基板或者柔性基板的互连,其中 IC 主要采用倒 装芯片结构。COG倒装芯片的凸点技术和基板上的凸点技术我将在以后的专稿中专门介绍给读者,下面主要介绍柔 性基本制作与 ACF 互连工艺技术。COF 的具体工艺流程见图 6。

柔性基板精细线路的制作

随着显示器的显示密度提高,要求驱动芯片 I/O 大大提高,引线焊盘之间的节距已经低于 30µm,因此对柔 性基板的精细线路图形的要求也在增加,互连焊盘间距已经达到了 15µm,且还在继续减小。因此柔性电路版 的制造技术成为研究的重点。COG目前柔性基板精细线路的制作主要有减成法、半加成法和加成法。

COG 1 减层法

减层法是传统 FPC 生产的主要方法。它是在 FCCL 上贴上一层感光抗蚀干膜或者涂覆上一层液态感光抗蚀 剂,然后通过曝光,显影,蚀刻,脱膜,最后形成所需的线路图形。减层法所能达到的线宽间距跟感光抗蚀层的分辨率密切相关。而感光抗蚀层的分辨率是由抗蚀层的厚度决 定的,厚度越薄,COG就能感光形成更细的线路图形。COG这是因为光线在经过抗蚀层时会发生散射,抗蚀层越厚,散 射程度就越大,COG形成的线路误差就越大。要想制作 50µm 以下的线宽,干膜厚度必须达到 20µm 以下,但太薄 的干膜制造起来很有难度,所以人们更愿意使用厚度比干膜薄并能自行控制的湿膜工艺,目前有的公司甚至能 用滚筒涂覆液态感光抗蚀剂制作出 5µm 的湿膜。COG但太薄的湿膜难免会出现针孔,汽泡,划伤等缺陷,而且它的 均匀性也不及干膜,COG所以短期内无法代替干膜。由于上述原因,加上蚀刻中不可避免的侧蚀现象,使减层法的 极限线宽为 20µm。要想得到更细的线路,就必须配合更薄的 9µm,5µm 甚至 3µm 的超薄铜箔,这样才能尽量 缩短蚀刻时间,减小侧蚀,COG得到精细的线路,但这些厚度的铜箔和相关工艺都还处于实验阶段,无法大规模生 产。

COG 2 半加层法

如果要制作更加精细的线路,可考虑采用半加层法。此种方法的工艺流程见图 7。

半加层法的基材多选用 5µm 的薄铜箔,有时也可以把常规铜箔通过蚀刻减薄之后使用[9]。此种方法中,光 线散射对线路图形没有不良影响,可以使用较厚的抗蚀层,能够制作 20µm 以下的线路。

COG 3 加层法

加层法是利用绝缘基材直接加工形成电路图形的方法。图 8 为加层法的典型工艺流程。

之所以要在 PI 和后来的铜层之间溅射上 Cr 薄层,是为了增加 PI 和铜层之间的结合力,防止以后铜层剥落。这种方法能够制作出目前最精细的线路,线宽间距可达 3µm。这种方法还有一个好处就是能够运用厚的光 敏干膜,把线路厚度做大,如达到 8 倍的厚宽比,可以抑制当线路精细化时直流电阻(R)增大的问题。但这 种方法需要用到半导体制造用的装置,工艺复杂,成本较高。


COG


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