解决COG邦定工艺中的IC翘曲问题

摘要:今天,各种电子设备在生活中日益普及,人们对于电子设备的要求已经不仅仅停留在功能上。轻薄化是电子设备发展的一个重要方向,随之而来的就是对液晶面板轻薄化的要求,而轻薄化会带来IC翘曲的问题。文章通过对IC翘曲的研究,得出了降低COG邦定中的主压温度并增高基座温度可以解决IC翘曲的结论。文中的结论对生产中COG邦定工艺的改善有很大作用,并且已经在企业生产中得以应用。

关键词:液晶显示;玻璃基芯片邦定;各向异性导电膜;IC翘曲

中图分类号:TN141.9文献标识码:B

Solving IC Warpage Problem in COG Bonding Process

HE Jing-tao

(Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200063, China)

Abstract:Nowadays all kinds of digital equipments are widely used in our lives, and people need thinner and lighter digital equipment that is easier to carry, so thinner and lighter LCD is in need. Then IC warpage problem is encountered. In this paper, IC warpage is studied and a conclusion that decreasing COG bonding main-bond temperature and increasing backup stage temperature to improve warpage problem is made. The conclusion is helpful for COG bonding process improvement and already implemented in production.

Keywords:LCD; COG(chip on glass) bonding; ACF(anisor conductivd fim); IC warpage

1IC翘曲及其分析

1.1IC的热膨胀与翘曲

物体受热发生膨胀是一个基本物理特性。在COG过程中,当进行主压时,高温的Bond头先接触到IC,通过IC再将热量传导到ACF和玻璃,与此时玻璃所在平台的温度差异较大,造成两者之间膨胀尺寸有差异。ACF固化后,IC与玻璃之间的相对位置就固定下来。当主压结束,IC和玻璃冷却下来,IC收缩的尺寸比玻璃大,这样就导致IC和玻璃产生翘曲。如图1所示。

1.2IC的翘曲带来的问题

1.2.1对位偏移

在主压时,IC与玻璃间温度差异较大,造成两者之间膨胀尺寸有差异,使得IC与玻璃之间对位产生差异。当ACF固化后,这种差异就固定下来,即使主压结束,IC和玻璃冷却下来,这种差异却依然存在,因此就产生了对位偏移的问题。

这一现象会对COG工艺造成以下影响:

(1) IC两端对位不准,而且这一问题无法通过调整机器得到解决;

(2) IC两端引脚与玻璃上引线的重叠面积减少,可能会引起导电粒子捕捉不足,导致接触电阻增大,使得电性能产生异常;

(3) IC两端容易有短路现象产生。

1.2.2IC剥离

在某型号产品上,可靠性测试后屏幕两侧出现亮线。如果按压IC两端,则亮线消失。在显微镜下观察IC背面,发现在IC的两端,IC与玻璃之间有牛顿环出现,说明IC与玻璃之间发生剥离。

随后做的切片分析证实了这一想法,如图2所示。

发生IC与玻璃之间剥离的原因在于:翘曲发生以后,IC与玻璃之间就产生内部应力,使IC与玻璃趋向于恢复原来平坦的状态。但是由于ACF的作用,使得这一应力得不到释放。在经过可靠性测试后,ACF的作用减弱到一定程度,IC与玻璃之间就剥离开来,使得应力得以释放。

1.2.3 IC断裂

在某个IC比较长、厚度又比较薄的项目上,出现了IC从中央断开的问题,这一问题的出现显然也跟翘曲有很大关系。翘曲发生以后,IC与玻璃之间产生内部应力,使IC与玻璃趋向于恢复原来平坦的状态,而IC自身比较薄,在这种应力的作用下,容易产生断裂。

1.2.4 MURA

何为MURA?在同一光源且相同底色的画面下,因视觉感受到不同程度的颜色差异称之为MURA。在翘曲发生之后,靠近IC的区域也会发生形变,使显示区域液晶盒上下两片玻璃之间的距离有所变化,从而导致显示的颜色也有一定程度的变化,称之为COG MURA。

2IC翘曲的解决

因为COG邦定引起的翘曲会引起以上诸多问题,所以我们需要想方设法去降低翘曲。上文提到,产生翘曲的原因是主压时IC与玻璃之间存在较大的温度差异,因此我们可以从减少IC与玻璃之间的温度差异着手来解决翘曲问题。

2.1 提高基座温度

在不改变材料而且保证COG邦定质量的情况下,减少IC与玻璃之间温度差异的最好方法是提高基座的温度。为了验证这一设想,我们做了如下实验:在不改变邦头加热温度的情况下,把基座温度分别设为A、B、C(A

翘曲程度的测试方法是使用非接触式探头连续测试被测表面的高度,得到一条连续的曲线,然后取曲线最高点与最低点的高度差作为翘曲程度的数值δ。如图3所示。

这次试验的结果是δA>δB>δC。

从这一结果可以看出,提高基座温度对于降低翘曲有很好的效果,但基座温度是不能无限提高的。根据以往的经验,当基座温度提高到一定程度时,烫伤下偏光片的机会就很大,我们只能把基座温度提到某一极限值。因此只靠提高基座温度还不能完全解决翘曲带来的问题。

2.2 降低主压温度

为了更好地解决翘曲问题,ACF供应商提供了新的ACF材料。新的ACF最大的特点是主压温度比之前的ACF大大降低,这样就可以大大降低IC与玻璃之间的温度差,从而降低翘曲。

为了验证降低主压温度对IC翘曲的改善,我们使用新的低温ACF与原来的ACF同时制作了一批样品,比较了两者的IC翘曲程度。

比较项目:翘曲程度

样品数量:每种ACF 20片

比较结果如图4所示。

我们可以看到,降低主压温度对该产品IC翘曲程度的降低非常明显。

3结论

经过前面的讨论和实验,我们可以知道,提高基座温度和降低主压温度都可以明显改善IC的翘曲程度。如果把这两个方案一起实施,相信能使IC翘曲问题得到有效的改善。

作者简介:何敬韬,男,籍贯广东鹤山,工程师,复旦大学理学学士,现为上海交通大学工程硕士,研究方向为平板显示,E-mail:。