COF

電子產品，尤其是手攜式產品，愈來愈走向輕薄短小的設計架構。因此新的材料及組裝技術不斷推陳出新，COF即為一例。其非常適用於小尺寸面板如手機或PDA等液晶模塊產品之應用。COF， 即覆晶薄膜，其利用COG技術製程的特點，將軟膜具有承載IC及被動組件的能力，並且在可撓折的方面，COF除有助於提升產品功能化、高構裝密度化及輕薄短小化外，更可提高產品的附加價值。也常指應用COF技術的相關產品。COF相對於COG技術來説，由於面板跑線Layout的限制，同樣大小的面板，在COF的型式下，由於沒有芯片佔據面板一部分區域，就可以比COG的模塊做到更大的分辨率。而COF與TAB技術比較起來，由於TAB要製作懸空引線，細線寬間距，高引線密度的情況下，這種極細的懸空引線由於強度不夠很容易變形甚至折斷。而COF完全沒這方面的問題，可以將線寬間距做到非常精細。COF概括起來有以下特點：尺寸縮小化，更薄，更輕；芯片正面朝下，線距細微化（35μm的pitch），可增加可靠度；在基板上可做區域性迴流焊；彎折強度高；可增加被動組件。

雖然COF是一種新興的IC封裝技術，但它的工藝製程和傳統的FPC及IC安裝技術兼容，人們能夠用現有的設備生產出COF產品。精細線路的製作隨着芯片安裝的節距減小和I/O數的增加，對精細線路圖形的要求也在增加，要求線寬和間距小於50μm的精細圖形。其中ILB(內部引線連接)處線寬從2001年的22.5μm，發展到2005年的15μm，這種趨勢勢必還要持續下去。在這種情況下，選用何種工藝來製作如此精細的線路圖形，成為研究的重點。COF中製作精細線路主要有以下3種方法。

減層法是傳統FPC生產的主要方法。它是在FCCL上貼上一層感光抗蝕幹膜或者塗覆上一層液態感光抗蝕劑，然後通過曝光、顯影、蝕刻、脱膜，最後形成所需的線路圖形。減層法所能達到的線寬間距跟感光抗蝕層的分辨率密切相關。而感光抗蝕層的分辨率是由抗蝕層的厚度決定的，厚度越薄，就能感光形成更細的線路圖形。這是因為光線在經過抗蝕層時會發生散射，抗蝕層越厚，散射程度就越大，形成的線路誤差就越大。要想製作50μm以下的線寬，幹膜厚度必須達到20μm以下，但太薄的幹膜製造起來很有難度，所以人們更願意使用厚度比干膜薄並能自行控制的濕膜工藝，有的公司甚至能用滾筒塗覆液態感光抗蝕劑製作出5μm的濕膜。但太薄的濕膜難免會出現針孔，汽泡，劃傷等缺陷，而且它的均勻性也不及幹膜，所以短期內無法代替幹膜。由於上述原因，加上蝕刻中不可避免的側蝕現象，使減層法的極限定格在20μm線寬。要想得到更細的線路，就必須配合更薄的9μm，5μm甚至3μm的超薄銅箔，這樣才能儘量縮短蝕刻時間，減小側蝕，得到精細的線路。

如果要製作更加精細的線路，可考慮採用半加層法。半加層法的基材多選用5μm的薄銅箔，有時也可以把常規銅箔通過蝕刻減薄之後使用。此種方法中，光線散射對線路圖形沒有不良影響，可以使用較厚的抗蝕層，能夠製作20μm以下的線路。

加層法是利用絕緣基材直接加工形成電路圖形的方法。之所以要在PI和後來的銅層之間濺射上Cr薄層，是為了增加PI和銅層之間的結合力，防止以後銅層剝落。這種方法能夠製作出最精細的線路，據報道説已經有公司試製成功線寬間距都為3μm的線路。這種方法還有一個好處就是能夠運用厚的光敏幹膜，把線路厚度做大，如達到8倍的厚寬比，可以抑制當線路精細化時直流電阻(R)增大的問題。但這種方法需要用到半導體制造用的裝置，工藝複雜，成本高。

COF用到的芯片與FPC基板的連接技術主要有以下3種。

這種工藝是利用IC芯片上的金凸塊和鍍上錫的FPC內部引線，通過加熱加壓，在接觸面形成金-錫共晶，達到連接的目的。這種方法的焊接温度必須在金-錫共晶的形成温度(325～ 330℃)以上，這對基材的耐熱性是個嚴峻的考驗。另外，合適的焊接温度不好掌握。當連接部分温度比較低時，內部引線共晶形成不充分，導致內部引線開路。然而，當連接部分温度太高時，焊接工具在金-錫共晶還處於熔化狀態下就上升離開，這也容易導致內部引線開路的發生。還有，當温度較低並且內部引線上鍍錫較厚時，錫不會被金所吸收(沒有共晶生成)，這會導致短路和漏電。選擇一個合適的温度十分重要，採用較多的是400℃這個温度。為了滿足更窄間距結合的需要，人們也研究開發了金對金接點進行熱壓結合的工藝，利用金屬的擴散機制形成局部金屬鍵結。但由於金的熔點相當高，為了形成擴散，金對金接合比金對錫接合需要更高的接合温度和更長的接合時間，此時基材的變形可能會極為嚴重。不過最近出現的超聲波輔助焊接技術和等離子表面清潔技術能有效的降低焊接所需温度。業界一般認為共晶工藝能夠滿足線寬間距在20μm以上的連接，否則易發生短路。

ACF材料是將細微的金屬粒子或外表鍍有金屬的塑料小球分散在樹脂材料中，以B階狀態下的薄膜形式存在。當把ACF貼合於IC的凸塊與基板線路之間後，利用適當的壓力、温度和時間使樹脂開始流動而導電粒子則與凸塊和基板線路接觸而達到電氣導通的作用。在此同時，又由於選用適當的導電粒子粒徑及添加量，使其在凸塊與凸塊之間彼此無法接觸從而達到各向異性導通特性。市場上的ACF種類多樣，但採用最多的是直徑為3- 5μm的鍍金塑料小球，以40000～ 60000個/mm2的密度分散在熱固性的環氧樹脂體系中形成的。由於在熱壓後環氧樹脂固化收縮，使IC凸塊和基板線路接合強度良好，導電粒子被擠壓變形，產生的彈力使導電粒子跟上下界面接觸更加緊密，導電性能更好。而且由於導電粒子具有彈性，即使連接面不是很平整，其產生的壓力差也能通過導電粒子的彈力得以抵消，這是個很好的優點。但是ACF由於導電粒子存在短路問題，而且過小的線寬導致接點處能捕獲到的導電粒子很少，使它無法應對線寬間距在17μm以下的IC連接。ACF連接處的導電可靠性不如共晶工藝，在以後的迴流焊過程中，也可能會由於熱應力而發生變形，使導電性下降甚至開路。

NCA接合方式主要是靠芯片和基板兩邊電極直接接觸達到電氣導通，而NCA的目的則是藉由其樹脂硬化收縮完成電極壓接，並利用樹脂硬化後的機械性質，維持電極間接觸導通所需的壓迫力量。NCA材料的作用，主要是提供凸塊及基板線路間接點的接合力並且保護接點，維持良好的可靠度，因此材料必須具有以下特性：良好的機械與物理特性，包括高Tg、高彈性模數、高收縮性及低熱膨脹係數，好的潤濕效果、防濕特性、接着特性和耐衝擊性；能夠在高温短時間內固化完成(20sec，150～ 250℃)；本身具備優良的電氣絕緣特性。NCA工藝和ACF工藝兼容，只需在對位設備前加入電膠單元即可。由於在NCA工藝中，凸塊和基板線路是直接的機械接觸，橫向短路的機率很小，所以NCA能應對比共晶和ACF工藝的極限間距更小的IC連接(17μm以下)。

但是NCA對材料的要求比ACF高，如芯片凸塊高度的平整性必須很好，基板表面必須十分平整，基材具有更高的尺寸穩定性，連接線路必須電鍍金以避免氧化層的形成。NCA的連接可靠性也還有待考查，這些因素都限制了NCA的使用，使它暫時無法成為主流工藝 ^[2]  。

COF除具備連接面板功能，又可承載主被動組件，使產品更加輕薄化。目前COF技術已經成功應用在LCD面板上，預計在手機、筆記本電腦、LCD顯示器等產品的持續帶動下，會很快成為未來市場的主流。而且由於COG技術在接合工藝時由於應力集中造成玻璃變形，出現問題時返修困難；而TAB技術採用三層有膠基板，可撓性和穩定性都不及COF，所以COF被認為是取代COG和TAB的下一代封裝技術，產品線也會從以手機等小尺寸面板為主，發展到各種中大尺寸的面板，甚至在等離子面板和未來的有機電發光面板中也會有重要應用。另外，人們還可以在FPC基板上安裝不止一個的IC芯片，構成MCM的COF，進一步提高封裝密度；卷帶式(reel to reel)生產方式的應用，能大幅度節約成本，提高產率，減少人為操作誤差，使COF的生產邁上一個新台階。