近年來,隨著蘋果、三星、華為等國際大廠帶領(lǐng)下,各業(yè)者推出的新款智慧型手機,清一色搭配全螢?zāi)坏恼吙蛎姘濉.?dāng)智慧型手機搭載全螢?zāi)幻姘宄蔀槭袌鲋髁鳎?qū)動IC封裝製程也已經(jīng)由玻璃覆晶封裝(Chip On Glass;COG)轉(zhuǎn)換為薄膜覆晶封裝(Chip On Film;COF),以符合窄邊框面板的需求。
當(dāng)驅(qū)動IC搭配COF封裝的全螢?zāi)皇謾C在市場上熱銷,出貨量日增下,螢?zāi)怀霈F(xiàn)閃屏、線條遭客退的案例也隨之上揚。
尤其面板賣到市場上,卻因螢?zāi)怀霈F(xiàn)閃爍線條遭到客退,到底是封裝製程出了問題? 還是驅(qū)動IC設(shè)計不良?驅(qū)動IC封裝製程從COG、COF演變到未來的塑膠基板覆晶封裝(Chip On Plastic;COP)階段,如何避免前車之鑑,即早在研發(fā)階段抓出異常點,避免量產(chǎn)客退產(chǎn)生?
何謂 COG、COF、COP
COG(Chip On Glass)
在進入18:9「全螢?zāi)弧箷r代之前,智慧型手機螢?zāi)淮蟛糠謷裼貌AЦ簿Х庋b(Chip On Glass;COG)封裝技術(shù),即IC晶片直接壓合在LCD液晶螢?zāi)坏牟AП砻妫簿褪钦f螢?zāi)幻姘迮c晶片在同一個平面。這種封裝形式的優(yōu)點在於良率高、成本低且容易大量生產(chǎn),對於非全螢?zāi)坏氖謾C來說,COG是性價比(CP值)高的解決方案。
然而,對於手機這一整合度非常高的電子產(chǎn)品來說,每一寸空間都寸土寸金,因此對螢?zāi)徊粌H要求輕薄,而且晶片部分也不能佔據(jù)太多空間,加上COG玻璃材質(zhì)是無法摺疊與彎曲,螢?zāi)坏撞縿荼貢舫鲆徊糠葸吙颍簿褪钦f COG封裝形式恐怕無法滿足全螢?zāi)坏陌l(fā)展潮流。
COF(Chip On Film)
薄膜覆晶封裝(Chip On Film;COF)為TFT LCD內(nèi)驅(qū)動IC主流的封裝方式,是指螢?zāi)痪显诳蓳闲缘腜CB上,這種方式能夠使驅(qū)動IC彎折在螢?zāi)幌路剑?jié)省空間,此設(shè)計使手機擁有較窄的螢?zāi)贿吙颍瑢崿F(xiàn)更高屏的佔比,但仍然無法做到100%全螢?zāi)弧?/span>
COP(Chip On Plastic)
塑膠基板覆晶封裝(Chip On Plastic;COP)是近年來一種全新的螢?zāi)环庋b製程技術(shù),由於COP封裝只能搭載可撓式OLED螢?zāi)唬嬲軌驅(qū)崿F(xiàn)無邊框全螢?zāi)坏木辰纭H欢鳲LED比TFT-LCD 成本更是高出不少、且良率也較低,因此大部分使用在較高端的智慧型手機。

圖一 : COG、COF、COP結(jié)構(gòu)圖 |
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近年來,宜特故障分析實驗室接到非常多COF封裝的客退品,送來宜特進行分析。從諸多案例中,我們歸納出最常見的異常,來自於COF封裝中金凸塊與內(nèi)引腳(Inner Lead)發(fā)生短路(圖二),導(dǎo)致螢?zāi)划a(chǎn)生線條。

圖二 : COF封裝中金凸塊與內(nèi)引腳發(fā)生短路 |
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為什麼會這樣呢?宜特故障分析實驗室可以從COF封裝的結(jié)構(gòu)談起,比起COG使用導(dǎo)電粒子(ACF)作為IC與玻璃基板壓合方式來驅(qū)動IC功能,COF封裝結(jié)構(gòu)則是以金錫共晶的結(jié)合方式,然而金錫共金結(jié)合會有金屬橋接(Metal Bridge)的狀況,所以這樣的結(jié)構(gòu)容易遇到金凸塊與內(nèi)引腳發(fā)生短路問題。
【案例一】COF螢?zāi)怀霈F(xiàn)白線
首先,宜特故障分析實驗室拿到此樣品時,判斷有可能是驅(qū)動IC與COF連接處有異常,因此先將樣品進行COF開窗,再來藉由點針訊號量測(Probe)發(fā)現(xiàn)訊號顯示短路; 第三,藉由Thermal EMMI (InSb) 定位故障點(熱點、亮點Hot Spot)位置。
第四,以超高解析度 3D X-Ray 顯微鏡 檢視到異常點;第五,針對異常點,使用雙束電漿離子束 (Plasma FIB)及EDS進行分析, 最後,宜特故障分析實驗室,發(fā)現(xiàn) COF與Die Pad之間有銅線短路(Cu short)。(圖三)

圖三 : COF螢?zāi)怀霈F(xiàn)白線,透過宜特故障分析實驗室設(shè)計之分析手法,最終找到COF與Die Pad間有銅線短路。 |
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【案例二】螢?zāi)怀霈F(xiàn)閃爍異常
此案例,宜特故障分析實驗室拿到此客退樣品時,就發(fā)現(xiàn)有螢?zāi)婚W爍的異常狀況,於是首先,從COF不良線路進行開窗, 經(jīng)點針訊號量測為短路,接著,利用雷射光束電阻異常偵測(OBIRCH),定位異常熱點(hot spot)的位置,再藉由數(shù)位顯微鏡(OM)使用Dark檢視,初步判斷可能線路間有異常;接著進行雙束電漿離子束(Plasma FIB)分析後,發(fā)現(xiàn)兩條線之間有金屬橋接情況,最後,宜特故障分析實驗室,使用EDS分析出為銅(Cu)元素,確認(rèn)是銅橋接(Cu metal bridge)短路問題,造成螢?zāi)婚W爍異常(圖四) 。

圖四 : 透過宜特故障分析實驗室設(shè)計之分析手法,最終找到銅橋接短路問題,造成螢?zāi)婚W爍異常。 |
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結(jié)語
COG和COF封裝都會在螢?zāi)坏撞苛粢徊糠诌吙颍瑹o法做到100%全螢?zāi)唬钚碌腃OP可以做到。2020年,隨著5G手機需求提升,多採AMOLED面板,搭配COP封裝技術(shù),由於與COG製程類似,只要克服良率不佳問題,COP封裝將有機會取代COF成為主流。
不過,COP的結(jié)構(gòu)和COF皆是以共晶的方式,但COP因為需要結(jié)合可撓式OLED,所以估計將更容易遇到異質(zhì)封裝的失效異常狀況。