浅谈全面屏COG和COF芯片封装技术

浅谈全面屏COG和COF芯片封装技术目前手机显示主要采用COG技术进行驱动芯片的封装。18:9显示屏仍然可以采用COG工艺，但是未来几年随着全面屏从18:9向19:9甚至20:9演进，COG将越发力不从心。而采用COF的全面屏，其下端边框可能缩小至3.6mm的距离甚至更小，因此COF将满足更高屏占比的需求。对于全面屏而言，最佳的方式是基于COF工艺(即触控IC固定于FPC软板上)，相比于COG可以进一步提升显示面积。根据台湾工研院的研究数据，尽管采用COF的1:6MUXTDDI方案比采用COG的1:3MUXTDDI的成本上升6.5-9.5美元，但是下边框尺寸极限可以由3.4-3.5mm缩减至2.3-2.5mm。其次，在芯片封装方面，目前COF产能主要集中在中大尺寸，COG集中在中小尺寸。要做全面屏模组厂需要重新投资中小尺寸的COFbonding，产能缺口较大。同时，COF封装需要超细FPC和高要求的bonding工艺，成本也比COG要高。根据产业链调研情况，COF单价比COG单价要高出9美金左右。其中，全球COF制造企业能量产10微米等级的制造商，并且形成规模化生产的主要为中国大陆以外的5家企业，分别为韩国的Stemco和LGIT、台湾的欣邦和易华以及日本的新藤电子，Stemco、LGIT和新藤电子能做双面超细COF基板，欣邦和易华是单面的产能。根据日本厂商目前可以做到的极限，使用COF下边框可以做到2.5mm以内，不过成本要比COG高出9美金左右，采用异形切割、调整背光模组之后成本将会更高。其实，COG经过优化下边框也能做窄，面对产能的限制、高昂的成本，手机品牌厂商真愿意为几毫米左右的窄边框优势选择COF、进行异形切割设备投资、调整背光模组么?我们认为国产厂商今年更多的是采取一种折中方案，使用COG封装，将下边框做到9mm以下，最主要的是在整机尺寸不变的情况下将之前的5.2/5.5寸屏升级为5.7/6寸，推出“低配版”全面屏。而苹果等高端品牌机型的屏幕变革将进行的更加彻底一些，采用COF封装、增加异形切割工序等，努力将下边框收窄至5mm以下，这也是全面屏技术的长期选择。COF相比COG是更优的解决方案COF可以缩小下边框的长度，符合全面屏发展趋势。COF全称为ChipOnFPC或ChipOnFilm，中文为柔性基板上的芯片技术，与COG不同之处为，COF将芯片直接封装到FPC上，由于FPC可以自由弯曲，因此可以将其折到玻璃背面，从而实现缩小下边框的目的。与COG相比，其可以缩小边框大约1.5mm。具体工艺上，COF分单层COF和双层COF。从整个生产上考量，单层COF和双层COF两者均有其优点和缺点。简单来看，单层COF好处是价格便宜，一般比双层便宜5倍，但缺点是需要极高的精准设备，一般机台无法达到COF的要求。双层COF好处是可以达到更高的解析度，其缺点是需要打两层COF，成本高昂，需要更多的Bonding设备。MOB和MOC芯片封装技术：在封装环节推动前置CCM小型化，有望加速渗透新型MOB和MOC封装技术相比传统的COB等封装方式能够减小模组尺寸。目前摄像头芯片封装有CSP(ChipSizePackage)、COB(ChipOnBoard)、COF(ChipOnFPC)和FC(FlipChip)技术四种，随着手机摄像头像素越来越高，主要用于800万像素以下的CSP技术地位下降，能够实现更高图像质量的COB、COF/FC更受青睐。采用FC封装得到的模组会薄1mm，但成本也较高。但在全面屏趋势下，需要有新的技术将摄像头模组做的更小。在传统的COB封装中，线路板上安装了感光芯片、连接线和电路器件(如电容、电阻等)，同时用一个底座(通常是一个塑料支架)粘贴于线路板上。芯片和电路器件都是裸露在空间中的，底座没有将芯片和电路元件包覆在内。而在新型的MOB(MoldingOnBoard)封装技术中，线路板部分包含线路板主体和封装部，封装部通过模塑的方式与线路板一体化连接，取代了COB封装技术中的塑料底座。MOB中线路板上依然有感光芯片、连接线和电路元件，不同于COB技术，MOB中封装部同时将电路元件(电容、电阻等)包覆在内，一方面防止电路器件上的灰尘杂物污染芯片，另一方面增加了封装部向内设置的空间，从而减小摄像头模组的宽度。在更进一步的MOC(MoldingOnChip)封装技术中，封装部不仅将电路元件包覆在内，还将连接线也包覆在内，并与一部分芯片连接。因此封装部向内设置的空间更大，从而摄像头模组宽度减小的空间也更大。COF方案所用的FPC主要采用聚酰亚胺(PI膜)混合物材料，厚度仅为50-100um，线宽线距在20um以下，所以在FPC生产过程中要采用半加成，或者加成法工艺。目前COF封装用的FPC主要是台系厂商供货，如易华电等。而国内厂商如景旺电子，合力泰子公司蓝沛也有相关技术积累，后续有望受益于COF方案的进一步推广。COF封装则是采用自动化的卷对卷设备生产。下图是典型的COF卷对卷生产流程示意图，产线左右两边都是PI膜卷，PI膜通过自动封装机台从左往右传输，自动封装机台下方会被持续加热至400摄氏度。芯片被压放在PI膜上之后，芯片下方的金球会和PI膜中的引线键合，这一过程被称为内侧引线键合(ILB，InnerLeadBonding)，随后芯片会通过环氧树脂封装起来(SealingResin流程)，并涂上阻焊层(Solder)进一步保护IC，后续将其他周边元器件也通过ILB键合并封装在PI膜上。经过这一流程COF就生产完成了。由于COF卷对卷生产过程中需要加热，而PI膜的热膨胀系数为16um/m/C，相比芯片的2.49um/m/C而言，较为不稳定，所以对设备精度要求很高。总体来说，随着手机显示屏分辨率需求的不断提升，在有限的显示区域内，COF封装技术面临着凸点节距变小、密度变高等技术难点与问题。不过OLED显示