COF（覆晶薄膜）

COF（覆晶薄膜）

COF （覆晶薄膜） 次瀏覽 | 2022.08.22 12:26:58 更新 來源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 COF覆晶薄膜

COF（Chip?On?Flex，or，Chip?On?Film），常稱覆晶薄膜，是將集成電路（IC）固定在柔性線路板上的晶粒軟膜構(gòu)裝技術(shù)。運用軟質(zhì)附加電路板作為封裝芯片載體將芯片與軟性基板電路結(jié)合，或者單指未封裝芯片的軟質(zhì)附加電路板，包括卷帶式封裝生產(chǎn)（TAB基板，其制程稱為TCP）、軟板連接芯片組件、軟質(zhì)IC載板封裝。COF指數(shù)，人稱廢才指數(shù)。此指數(shù)的產(chǎn)生是因為組隊時隊伍中有人等級高于本人7級或以上，（第八章改版之后其中包括自己家族的人或師父）當(dāng)隊伍人數(shù)高于本人7級或以上時也會漲COF。COF除具備連接面板功能，又可承載主被動組件，使產(chǎn)品更加輕薄化。目前COF技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在LCD面板上，預(yù)計在手機(jī)、筆記本電腦、LCD顯示器等產(chǎn)品的持續(xù)帶動下，會很快成為未來市場的主流。而且由于COG技術(shù)在接合工藝時由于應(yīng)力集中造成玻璃變形，出現(xiàn)問題時返修困難。

中文名

覆晶薄膜

外文名

Chip?On?Flex，Chip?On?Film

簡 稱

COF

構(gòu)裝技術(shù)

將IC固定于柔性線路板上晶粒軟膜

運 用

軟質(zhì)附加電路板

接 合

芯片與軟性基板電路

簡介

電子產(chǎn)品，尤其是手?jǐn)y式產(chǎn)品，愈來愈走向輕薄短小的設(shè)計架構(gòu)。因此新的材料及組裝技術(shù)不斷推陳出新，COF即為一例。其非常適用于小尺寸面板如手機(jī)或PDA等液晶模塊產(chǎn)品之應(yīng)用。COF，即覆晶薄膜，其利用COG技術(shù)制程的特點，將軟膜具有承載IC及被動組件的能力，并且在可撓折的方面，COF除有助于提升產(chǎn)品功能化、高構(gòu)裝密度化及輕薄短小化外，更可提高產(chǎn)品的附加價值。也常指應(yīng)用COF技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品。COF相對于COG技術(shù)來說，由于面板跑線Layout的限制，同樣大小的面板，在COF的型式下，由于沒有芯片占據(jù)面板一部分區(qū)域，就可以比COG的模塊做到更大的分辨率。而COF與TAB技術(shù)比較起來，由于TAB要制作懸空引線，細(xì)線寬間距，高引線密度的情況下，這種極細(xì)的懸空引線由于強(qiáng)度不夠很容易變形甚至折斷。而COF完全沒這方面的問題，可以將線寬間距做到非常精細(xì)。COF概括起來有以下特點：尺寸縮小化，更薄，更輕；芯片正面朝下，線距細(xì)微化（35μm的pitch），可增加可靠度；在基板上可做區(qū)域性回流焊；彎折強(qiáng)度高；可增加被動組件。覆晶薄膜包括驅(qū)動芯片、邊緣控制焊盤組、中間控制焊盤組、邊緣控制引線和中間控制引線。驅(qū)動芯片包括邊緣控制引腳組和中間控制引腳組。[1]

關(guān)鍵技術(shù)

雖然COF是一種新興的IC封裝技術(shù)，但它的工藝制程和傳統(tǒng)的FPC及IC安裝技術(shù)兼容，人們能夠用現(xiàn)有的設(shè)備生產(chǎn)出COF產(chǎn)品。精細(xì)線路的制作隨著芯片安裝的節(jié)距減小和I/O數(shù)的增加，對精細(xì)線路圖形的要求也在增加，要求線寬和間距小于50μm的精細(xì)圖形。其中ILB(內(nèi)部引線連接)處線寬從2001年的22.5μm，發(fā)展到2005年的15μm，這種趨勢勢必還要持續(xù)下去。在這種情況下，選用何種工藝來制作如此精細(xì)的線路圖形，成為研究的重點。COF中制作精細(xì)線路主要有以下3種方法。

減層法

減層法是傳統(tǒng)FPC生產(chǎn)的主要方法。它是在FCCL上貼上一層感光抗蝕干膜或者涂覆上一層液態(tài)感光抗蝕劑，然后通過曝光、顯影、蝕刻、脫膜，最后形成所需的線路圖形。減層法所能達(dá)到的線寬間距跟感光抗蝕層的分辨率密切相關(guān)。而感光抗蝕層的分辨率是由抗蝕層的厚度決定的，厚度越薄，就能感光形成更細(xì)的線路圖形。這是因為光線在經(jīng)過抗蝕層時會發(fā)生散射，抗蝕層越厚，散射程度就越大，形成的線路誤差就越大。要想制作50μm以下的線寬，干膜厚度必須達(dá)到20μm以下，但太薄的干膜制造起來很有難度，所以人們更愿意使用厚度比干膜薄并能自行控制的濕膜工藝，有的公司甚至能用滾筒涂覆液態(tài)感光抗蝕劑制作出5μm的濕膜。但太薄的濕膜難免會出現(xiàn)針孔，汽泡，劃傷等缺陷，而且它的均勻性也不及干膜，所以短期內(nèi)無法代替干膜。由于上述原因，加上蝕刻中不可避免的側(cè)蝕現(xiàn)象，使減層法的極限定格在20μm線寬。要想得到更細(xì)的線路，就必須配合更薄的9μm，5μm甚至3μm的超薄銅箔，這樣才能盡量縮短蝕刻時間，減小側(cè)蝕，得到精細(xì)的線路。

半加層法

如果要制作更加精細(xì)的線路，可考慮采用半加層法。半加層法的基材多選用5μm的薄銅箔，有時也可以把常規(guī)銅箔通過蝕刻減薄之后使用。此種方法中，光線散射對線路圖形沒有不良影響，可以使用較厚的抗蝕層，能夠制作20μm以下的線路。

加層法

加層法是利用絕緣基材直接加工形成電路圖形的方法。之所以要在PI和后來的銅層之間濺射上Cr薄層，是為了增加PI和銅層之間的結(jié)合力，防止以后銅層剝落。這種方法能夠制作出最精細(xì)的線路，據(jù)報道說已經(jīng)有公司試制成功線寬間距都為3μm的線路。這種方法還有一個好處就是能夠運用厚的光敏干膜，把線路厚度做大，如達(dá)到8倍的厚寬比，可以抑制當(dāng)線路精細(xì)化時直流電阻(R)增大的問題。但這種方法需要用到半導(dǎo)體制造用的裝置，工藝復(fù)雜，成本高。

連接技術(shù)

COF用到的芯片與FPC基板的連接技術(shù)主要有以下3種。

金-錫共晶連接工藝

這種工藝是利用IC芯片上的金凸塊和鍍上錫的FPC內(nèi)部引線，通過加熱加壓，在接觸面形成金-錫共晶，達(dá)到連接的目的。這種方法的焊接溫度必須在金-錫共晶的形成溫度(325～330℃)以上，這對基材的耐熱性是個嚴(yán)峻的考驗。另外，合適的焊接溫度不好掌握。當(dāng)連接部分溫度比較低時，內(nèi)部引線共晶形成不充分，導(dǎo)致內(nèi)部引線開路。然而，當(dāng)連接部分溫度太高時，焊接工具在金-錫共晶還處于熔化狀態(tài)下就上升離開，這也容易導(dǎo)致內(nèi)部引線開路的發(fā)生。還有，當(dāng)溫度較低并且內(nèi)部引線上鍍錫較厚時，錫不會被金所吸收(沒有共晶生成)，這會導(dǎo)致短路和漏電。選擇一個合適的溫度十分重要，采用較多的是400℃這個溫度。為了滿足更窄間距結(jié)合的需要，人們也研究開發(fā)了金對金接點進(jìn)行熱壓結(jié)合的工藝，利用金屬的擴(kuò)散機(jī)制形成局部金屬鍵結(jié)。但由于金的熔點相當(dāng)高，為了形成擴(kuò)散，金對金接合比金對錫接合需要更高的接合溫度和更長的接合時間，此時基材的變形可能會極為嚴(yán)重。不過最近出現(xiàn)的超聲波輔助焊接技術(shù)和等離子表面清潔技術(shù)能有效的降低焊接所需溫度。業(yè)界一般認(rèn)為共晶工藝能夠滿足線寬間距在20μm以上的連接，否則易發(fā)生短路。

各向異性導(dǎo)電膠膜連接工藝

ACF材料是將細(xì)微的金屬粒子或外表鍍有金屬的塑料小球分散在樹脂材料中，以B階狀態(tài)下的薄膜形式存在。當(dāng)把ACF貼合于IC的凸塊與基板線路之間后，利用適當(dāng)?shù)膲毫Α囟群蜁r間使樹脂開始流動而導(dǎo)電粒子則與凸塊和基板線路接觸而達(dá)到電氣導(dǎo)通的作用。在此同時，又由于選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電粒子粒徑及添加量，使其在凸塊與凸塊之間彼此無法接觸從而達(dá)到各向異性導(dǎo)通特性。市場上的ACF種類多樣，但采用最多的是直徑為3-5μm的鍍金塑料小球，以40000～60000個/mm2的密度分散在熱固性的環(huán)氧樹脂體系中形成的。由于在熱壓后環(huán)氧樹脂固化收縮，使IC凸塊和基板線路接合強(qiáng)度良好，導(dǎo)電粒子被擠壓變形，產(chǎn)生的彈力使導(dǎo)電粒子跟上下界面接觸更加緊密，導(dǎo)電性能更好。而且由于導(dǎo)電粒子具有彈性，即使連接面不是很平整，其產(chǎn)生的壓力差也能通過導(dǎo)電粒子的彈力得以抵消，這是個很好的優(yōu)點。但是ACF由于導(dǎo)電粒子存在短路問題，而且過小的線寬導(dǎo)致接點處能捕獲到的導(dǎo)電粒子很少，使它無法應(yīng)對線寬間距在17μm以下的IC連接。ACF連接處的導(dǎo)電可靠性不如共晶工藝，在以后的回流焊過程中，也可能會由于熱應(yīng)力而發(fā)生變形，使導(dǎo)電性下降甚至開路。

非導(dǎo)電膠連接工藝

NCA接合方式主要是靠芯片和基板兩邊電極直接接觸達(dá)到電氣導(dǎo)通，而NCA的目的則是藉由其樹脂硬化收縮完成電極壓接，并利用樹脂硬化后的機(jī)械性質(zhì)，維持電極間接觸導(dǎo)通所需的壓迫力量。NCA材料的作用，主要是提供凸塊及基板線路間接點的接合力并且保護(hù)接點，維持良好的可靠度，因此材料必須具有以下特性：良好的機(jī)械與物理特性，包括高Tg、高彈性模數(shù)、高收縮性及低熱膨脹系數(shù)，好的潤濕效果、防濕特性、接著特性和耐沖擊性；能夠在高溫短時間內(nèi)固化完成(20c，150～250℃)；本身具備優(yōu)良的電氣絕緣特性。NCA工藝和ACF工藝兼容，只需在對位設(shè)備前加入電膠單元即可。由于在NCA工藝中，凸塊和基板線路是直接的機(jī)械接觸，橫向短路的機(jī)率很小，所以NCA能應(yīng)對比共晶和ACF工藝的極限間距更小的IC連接(17μm以下)。

但是NCA對材料的要求比ACF高，如芯片凸塊高度的平整性必須很好，基板表面必須十分平整，基材具有更高的尺寸穩(wěn)定性，連接線路必須電鍍金以避免氧化層的形成。NCA的連接可靠性也還有待考查，這些因素都限制了NCA的使用，使它暫時無法成為主流工藝。

應(yīng)用和發(fā)展

COF除具備連接面板功能，又可承載主被動組件，使產(chǎn)品更加輕薄化。目前COF技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在LCD面板上，預(yù)計在手機(jī)、筆記本電腦、LCD顯示器等產(chǎn)品的持續(xù)帶動下，會很快成為未來市場的主流。而且由于COG技術(shù)在接合工藝時由于應(yīng)力集中造成玻璃變形，出現(xiàn)問題時返修困難；而TAB技術(shù)采用三層有膠基板，可撓性和穩(wěn)定性都不及COF，所以COF被認(rèn)為是取代COG和TAB的下一代封裝技術(shù)，產(chǎn)品線也會從以手機(jī)等小尺寸面板為主，發(fā)展到各種中大尺寸的面板，甚至在等離子面板和未來的有機(jī)電發(fā)光面板中也會有重要應(yīng)用。另外，人們還可以在FPC基板上安裝不止一個的IC芯片，構(gòu)成MCM的COF，進(jìn)一步提高封裝密度；卷帶式(reel?to?reel)生產(chǎn)方式的應(yīng)用，能大幅度節(jié)約成本，提高產(chǎn)率，減少人為操作誤差，使COF的生產(chǎn)邁上一個新臺階。

參考資料