【摘要】本稿介绍了 COG（chip on glass）与COF(chip on flex)封装技术。随着⾼密度封装技术的发展， COG 和COF 技术已经⼴泛应⽤于各种平板显⽰器和个⼈移动产品中。COG 与 COF 技术凭借⾃⾝的⾼密度、多 I/O 以及主要采⽤导电胶封装等许多优点，成为了LCD 制造中主要采⽤的封装技术。
【关键词】 COG 、COF、各项异性导电胶、LCD 封装
1 前⾔
移动电⼦产品和⼤屏幕显⽰器的普及，推动了低成本、⾼密度与海量化电⼦⽣产技术的快速发展。⼤尺⼨电⼦产品如液晶显⽰器，液晶电视，等离⼦电视，中⼩尺⼨电⼦产品如⼿机，数码相机，数码摄像机以及其它 3C 产品等都是以轻薄短⼩为发展趋势的，这就要求必须有⾼密度，⼩体积，能⾃由安装的新⼀代封装技术来满⾜以上需求。⽽ COG 与COF 技术正是在这样的背景下迅速发展壮⼤，成为LCD，PDP 等平板显⽰器的驱动 IC 的⼀种主要封装形式，进⽽成为这些显⽰模组的重要组成部分。同时，配合各向异性导电胶封装技术，其应⽤领域正在迅速扩⼤，在 RFID、医疗电⼦器械、移动个⼈电⼦产品和其他微型电⼦产品中均得到了应⽤。
2 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 COF 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，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。DNA变性与杂交
COG 与 COF 的对⽐见图 5。
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。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。
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。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。
3.1 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，就能感光形成更细的线路图形。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，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。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，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，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。 3.2 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。
3.3 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。
4 芯⽚与基板的互连技术
智能操作票⽬前柔性基板与 IC 互连的技术主要有⾦锡共晶互连、各向异性导电胶互连和⾮导电胶互连等。
路况电台4. 1 ⾦－锡共晶连接⼯艺
这种⼯艺是利⽤IC芯⽚上的⾦凸块和镀上锡的FPC内部引线，通过加热加压，在接触⾯形成⾦－锡共晶，达到连接的⽬的。这种⽅法的焊接温度必须在⾦－锡共晶的形成温度（325－330℃）以上，这对基材的耐热性是个严峻的考验。另外，合适的焊接温度不好掌握。当连接部分温度⽐较低时，内部引线共晶形成不充分，导致内部引线开路。然⽽，当连接部分温度太⾼时，焊接⼯具在⾦－锡共晶还处于熔化状态下就上升离开，这也容易导致内部引线开路的发⽣。还有，当温度较低并且内部引线上镀锡较厚时，锡不会被⾦所吸收（没有共晶⽣成），这会导致短路和漏电。选择⼀个合适的温度⼗分重要，现在采⽤较多的400℃这个温度。图9为共晶焊接⽰意图。
为了满⾜更加窄间距结合的需要，⼈们也研究开发了⾦对⾦接点进⾏热压结合的⼯艺，利⽤⾦属的扩散机制形成局部⾦属键合。但由于⾦的熔点相当⾼，为了形成扩散，⾦对⾦接合⽐⾦对锡接合需要更⾼的接合温度和更长的接合时间，此时基材的变形可能会极为严重。不过利⽤超声波辅助焊接技术和等离⼦表⾯清洁技术能有效的降低焊接所需温度。业界⼀般认为共晶⼯艺能够满⾜线宽间距在 20um 以上的连接，否则易发⽣短路。
4.2 各向异性导电胶膜（ACF）连接⼯艺
ACF 材料是将细微的⾦属粒⼦或外表镀有⾦属的塑料⼩球分散在树脂材料中，以B 阶状态下的薄膜形式存在。当把ACF 贴合于 IC 的凸块与基板线路之间后，利⽤适当的压⼒，温度和时间使树脂开始流动⽽导电粒⼦则与凸块和基板线路接触⽽达到电⽓导通的作⽤。在此同时，⼜由于选⽤适当的导电粒⼦粒径及添加量，使其在凸块与凸块之间彼此⽆法接触从⽽达到各向异性导通特性。ACF 的原理图见图 9。
市场上的 ACF 种类多样，但⽬前采⽤最多的是直径为 3－5µm 的镀⾦塑料⼩球，以 40000－60000 个/mm2 的密度分散在热固性的环氧树脂体系中形成的。由于在热压后环氧树脂固化收缩，使 IC 凸块和基板线路接合强度良好，导电粒⼦被挤压变形，产⽣的弹⼒使导电粒⼦跟上下界⾯接触更加紧密，导电性能更好。⽽且由于导电粒⼦具有弹性，即使连接⾯不是很平整，其产⽣的压⼒差也能通过导电粒⼦的弹⼒得以抵消。但是 ACF 由于导电粒⼦存在短路问题，⽽且过⼩的线宽导致接点处能捕获到的导电粒⼦很少，使它⽆法应对线宽间距在 17µm 以下的 IC 连接。ACF 连接处的导电可靠性不如共晶⼯艺，在以后的回流焊过程中，也可能会由于热应⼒⽽发⽣变形，使导电性下降甚⾄开路。尽管如此，只要掌握好 ACF 接合⼯艺中的各种参数（压合的温度、压⼒、时间，升温速率等），ACF 的可靠性完全能满⾜要求。加上 ACF ⼯艺压合温度低（200℃以下）加⼯简单，产率⾼，绿⾊环保，它已经成为 COG 和 COF 主要互连⽅式。同时ACF 还是柔性基板与玻璃⾯板连接的主要⽅式。流化床
4.3 ⾮导电胶（NCA）连接⼯艺
NCA接合⽅式主要是靠芯⽚和基板两边电极直接接触达到电⽓导通，⽽NCA的⽬的则是藉由其树脂硬化收缩完成电极压接，并利⽤树脂硬化后的机械性质，维持电极间接触导通所需的压迫⼒量。NCA材料的作⽤，主要是提供凸块及基板线路间接点的接合⼒并且保护接点，维持良好的可靠度，因此材料必须具有以下特性：良好的机械与物理特性，包括⾼Tg、⾼弹性模数、⾼收缩性及低热膨胀系数，好的润湿效果、防湿特性、接着特性和耐冲击性；能够在⾼温短时间内固化完成（20sec，150 ~ 250℃）
多媒体教学系统；本⾝具备优良的电⽓绝缘特性。NCA⼯艺和ACF⼯艺兼容，只需在对位设备前加⼊电胶单元即可。由于NCA⼯艺中，凸块和基板线路是直接的机械接触，横向短路的机率很⼩，所以NCA能应对⽐共晶和ACF⼯艺的极限间距更⼩的IC连接（17µm以下）。但是NCA对材料的要求⽐ACF⾼，如芯⽚凸块⾼度的平整性必须很好，基板表⾯必须⼗分平整，基材具有更⾼的尺⼨稳定性，连接线路必须电镀⾦以避免氧化层的形成。NCA的连接可靠性也还有待考查，这些因素都限制了NCA的使⽤，使它暂时⽆法成为主流⼯艺。
6 结语
随着⾼密度封装技术的发展，COG和COF技术已经⼴泛应⽤于各种平板显⽰器和个⼈移动产品中。COG与 COF技术凭借⾃⾝的⾼密度、多 I/O 以及主要采⽤导电胶封装等许多优点，成为了LCD驱动IC的主要封装形式。COF是⼀种极有发展前途的封装技术。由于柔性电路制造技术的进步，其弯折强度⾼，可增加被动组件，⽆需制作悬空引线，⾼的⾯板⾯积利⽤率等优点，已经扩展到LCD封装以外的⾼密度封装领域，结合ACF互连技术， COF技术已经成为⽬前封装密度最⾼的⼀种封装形式。
阻塞密度
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