玻璃板上芯片封装关键装备研制与工艺开发

1 研究目的

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，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。显示器用途广泛，几乎所有的信息产品都要使用显示器。显示器有很多种，目前以彩色电视机和彩色显示器为代表的CRT器件无论从规模数量，还是从产值上占绝对统治地位。近十年来，各种新型显示器件(主要是平板显示器)相继涌现，液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)的市场份额不断增加。另外，FED(场致电子显示器)、VFD(真空荧光显示器)、LED(发光二极管显示器)、DMD(数字微镜显示器)、OELD(有机显示器)等都表现出市场的生命力。此外以液晶显示器为代表的平板显示器也在快速发展，虽然液晶显示器的产值还不及传统的CRT显示器，但预测到2005年液晶显示器的产值将达到CRT器件的2～3倍。

由于在手机液晶模块方面，中国大陆也已成为全球最大的生产地区；从2001年开始，在降低生产成本的驱动下，全球各大手机巨头将制造中心转移到中国大陆，目前几乎全球所有的手机液晶模块制造商都已经把生产工厂迁移到中国大陆。在这个巨大的产业中，液晶模块产业才是关键，而上游原材料供应与下游终端产品手机技术含量在其次。所以，新型显示器件及材料是我国电子元件行业发展的重点，包括发展中小尺寸STN-LCD屏及模块，笔记本电脑和monitor用彩色 TFT-LCD，COG、TCP驱动IC，LCOS微显示技术。

COG是制造液晶显示模块LCM (LiquidCrystal Display Module)的关键技术之一，是采用各向异性导电薄膜ACF (Anisotropic ConductiveFilm)和热压焊工艺，将精细间距的IC粘贴封装到玻璃基板上，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组装工艺设备是今后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。

COG 组装工艺设备的研制将有力地填补我国在此领域的产品空白。通过本项目的实施，可以使国内模块生产企业以较低的价格配备先进的生产设备和技术，有助于完善平板显示器模块组装设备的配套能力，从而极大地提升模块产品的结构档次，提高市场竞争力。此外，一旦实施该项目，研制出COG组装工艺设备，不仅仅可以每年为国家节约大量的外汇，对我国平板显示(FPD)产业的发展同样具有巨大的推动作用。

由COB(Chip On Board)制造工艺转向COG(Chip On Glass)制造工艺，使LCM产品不断向小型化、高度集成化、简易化的方向发展，增加产品的技术含量，提高产品市场竞争能力，缩小产品体积、提高组装密度、降低成本，实现规模化生产。日东电子科技(深圳)有限公司的核心竞争能力主要表现在4个方面：一是先进的设计制造技术；二是强大的市场营销和服务能力；三是自主创新和快速研制生产的能力；四是成本竞争能力。该公司不断强化在这4个方面的优势，正是在这4个方面的优势，使其液晶显示产业迅速发展。

2 研发内容

COG 工艺是一种采用各向异性导电膜ACF和热压焊工艺将集成电路贴装在显示屏的玻璃基板上，实现IC芯片与玻璃基板的电气和机械互联的封装工艺，是目前消费电子产品LCD显示屏最先进的生产工艺，广泛应用于手机、PDA、MP3、PMP等产品。采用COG工艺可缩小产品体积、提高组装密度、降低成本，实现规模化生产。

对COG工艺的需求有：(1)确保定位精确。

2.1 理论方法研究和关键技术分析

运用现代设计理论和方法，包括：机构运动学、结构动力学的分析、仿真与优化。建立多工艺过程模型、多维参数耦合模型、键合机理和模型、电气互联性能模型、机械互联强度模型。开发高定位精度的COG工艺过程所涉及的各种运动学模型、动力学模型、控制模型及其相应的机械结构。研究温度、压力和定位精度等参数下 ACF的影响规律、产生电气互联的效果、机械互IC芯片面积小，但I／O端数量多。要想使IC与LCD玻璃板之间的线路很好的连通，就需要对IC和LCD 进行非常精确的定位，保证足够的定位精度。(2)良好的电气联通性能。通过ACF导电胶使芯片引脚同LCD焊盘实现电气连接。焊盘越来越小，线距越来越近，电气联通性能至关重要。(3)牢固的机械联接性能。良好的机械联接性能可以保证电气联通性能的长期可靠。(4)高效、优质的工作性能。COG工艺过程稳定可靠，操作简便，产品的质量有保障，生产速度快。为此，本项目开展COG过程中的主要成套设备的研发，包括基于COG工艺需求的相关理论方法和分析模型的研究，建立相应的结构设计、工艺规律及协同控制方法，开发ACF贴附机、预压机、本压机和自动COG封装机等COG生产过程中的核心设备，同时开展产业化研究，见图1。联的强度等，研究适应电气互联距离进一步减少趋势下的封装工艺。为COG封装工艺优化和精确控制，为COG系列设备的设计和开发提供理论基础。



通过计算机控制系统、伺服驱动系统、图像处理系统、温度控制系统和压力控制系统等实现高稳定性和准确度工艺要求下的ACF、IC芯片和玻璃基板的粘贴动作的形成和协调等问题。