用于柔性显示屏的驱动芯片连接技术1 柔性显示背景分析与发展前景1.1背景分析近半个世纪来，电子信息技术的发展对日常生活的影响有诸多案例，但其中显示技术的发展带来的日常生活的变革是最显而易见的。

从首台基于动态散射模式的液晶显示器（liquid crystal display , LCD （约为上世纪70年代），到目前LCD电视的普及、3D 电视的热潮，显示技术的发展颠覆了我们对传统阴极射线管（cathode ray tube ，CRT显示器的认知。

2012年1〜5 月，液晶电视销售额为1，331.9 万台，占彩电销售总额（1，470 万台）的90.6% （数据来源：视像协会与AVC，可以毫不夸张地说，目前已经是液晶电视的天下。

与传统的CRT显示技术相对比，液晶显示技术的显著优点已广为人知，不用赘述。

随着电子技术应用领域的不断扩展，电子产品已经逐步成为日常生活的必须品，而将更多显示元素引入家庭和个人环境是未来显示技术的发展趋势，目前基于此类的研究正在逐步进行（如飞利浦、索尼、通用已经开始相关技术的研发）。

但是刚性、矩形、基于玻璃基板的显示器件已经显示出不能满足设计者对外形的需求，设计人员更趋向于选择一种可弯曲、可折叠，甚至可以卷曲的显示器件。

与此同时，对产品品质的要求不断提升，电子产品被要求能承受更多次的“随机跌落试验”。

而实验证明基于刚性玻璃基板的显示器件在试验中极易损坏，所以在引入全新设计理念的过程中，具有轻薄、不易碎、非矩形等特性的“概念产品”被普遍认为“具有不一般的对市场的高度适应性”。

在产品外形方面，与传统显示器相比，柔性显示器具有更结实、更轻薄、样式新颖的特点，而这些特点对产品设计师和最终用户都极具吸引力。

在制造商方面，柔性显示器生产时，可以采用新型印刷或者卷绕式工艺进行生产，运输成本相对低廉，使得制造商具有进一步降低生产成本的潜力。

在潜在安全性方面，当柔性显示器破裂时，不会产生可能导致人员受伤的锋利边缘，因此相对刚性显示器而言，柔性显示器无疑更加安全。

1.2柔性显示的发展前景由于柔性显示技术具有独特的技术特点，与现有显示技术相比具有一定的先进性，所以普遍认为，在某些市场中，柔性显示具有潜在的替代优势，同时，柔性显示技术更具开拓全新应用领域的潜力（如军方将柔性显示应用于新式迷彩服，而这个领域传统刚性显示器件是很难涉及的）。

柔性显示器是一种具备良好的市场前景的新技术，目前用于生产柔性显示器的显示技术有十多种，包括传统的液晶、有机发光显示（organic light-emitting diode , OLED、电致变色、电泳技术等等，据估计全球约有数百家公司正在或即将开始柔性显示的研发。

可以认为，柔性显示技术的发展将为显示技术领域注入革命性的创新动力。

2 现有组装技术的分析2.1 组装技术概述作为柔性显示重要部件之一的驱动芯片，如何与柔性显示器件相连接是一个值得研究的课题。

无论何种显示技术，最终的显示画面依赖于驱动芯片给显示介质（例如液晶，发光二极管等）提供其所需的信号（电压信号或电流信号）。

已有的芯片组装和封装方式有很多种成熟的方案，但在柔性显示器芯片组装时，最主要考虑的因素有以下几点：（1）组装制程中的压力和温度；（2）组装方式的可靠度（包括物理连接可靠度和电性能的可靠度）；（3）组装中能达到的最小管脚距离（Pin pitch ）和最高管脚数量。

就目前主流的芯片与目标介质的组装技术宏观上可以分为如下4类（由于TFT-LCD的驱动芯片与目标介质组装技术比较特殊，所以单独归为一类）：第一类，微电子封装技术，是指将晶圆（Wafer ）切割后的Chip 做成一种标准的封装形式的技术。

简称SMTC，是指将封装后的芯片（IC）成品组装到目标介质上的技术。

第三类，裸芯片组装（Bare Chip Assembly），是指将晶圆切割后的Chip 直接组装到目标介质上的技术。

第四类，液晶显示器（TFT-LCD领域特有的芯片封装和组装技术（COF/TCF封装和ACF bonding技术）。

下面将逐一介绍各类组装技术。

2.2微电子封装技术对于电子设备体积、重量、性能的期盼长久以来一直是促进电子技术发展的源动力，而在微电子领域，对芯片面积减小的期望从未停歇（从某种程度上讲，芯片的面积决定芯片的成本价格），在莫尔斯定律的效应下，芯片电路的集成度以10 个月为单位成倍提高，因此也对高密度的封装技术不断提出新的挑战。

从早期的DIP 封装，到最新的CSP（Chip scale package ）封装，封装技术水平不断提高。

芯片与封装的面积比可达1：1.14 ，已经十分接近1：1 的理想值。

然而，不论封装技术如何发展，归根到底，都是采用某种连接方式把Chip上的接点（Pad）与封装壳上的管脚（Pin ）相连。

而封装的本质就是规避外界负面因素对芯片电路的影响，当然，也为了使芯片易于使用和运输。

以BGA封装形式为例，通常的工艺流程如图3所示。

通常的工艺流程是首先使用充银环氧粘结剂将Chip 粘附于封装壳上，然后使用金属线将Chip 的接点与封装壳上相应的管脚连接，然后使用模塑包封或者液态胶灌封，以保护Chip 、连接线( Wire bonding )和接点不受外部因素的影响。

另外随着芯片尺寸的不断缩小，I/O 数量的不断增加，有时也会使用覆晶方式( Flip Chip )将芯片与封装壳连接。

覆晶方式是采用回焊技术，使芯片和封装壳的电性连接和物理连接一次性完成，目前也有在裸芯片与目标介质的组装中使用覆晶方式。

2.3微电子表面组装技术微电子表面组装技术( surface mount technolo gy ，SMTc，又称表面贴片技术) ，一般是指用自动化方式将微型化的片式短引脚或无引脚表面组装器件焊接到目标介质上的一种电子组装技术。

表面组装焊接一般采用浸焊或再流焊，插装元器件多采用浸焊方式。

浸焊一般采用波峰焊技术，它首先将焊锡高温熔化成液态，然后用外力使其形成类似水波的液态焊锡波，插装了元器件的印刷电路板以特定角度和浸入深度穿过焊锡波峰，实现浸焊，不需要焊接的地方用钢网保护。

波峰焊最早起源于20 世纪50 年代，由英国Metal 公司首创，是20 世纪电子产品组装技术中工艺最成熟、影响最广、效率最明显的技术之一。

表面贴片元器件多使用再流焊技术，它首先在PCB上采用“点涂”方式涂布焊锡膏，然后通过再流焊设备熔化焊锡膏进行焊接。

再流焊的方法主要以其加热方式不同来区别，最早使用的是气相再流焊，目前在表面组装工艺中使用最为广泛的是红外再流焊，而激光再流焊在大规模生产中暂时无法应用。

再流焊中最关键的技术是设定再流曲线，再流曲线是保证焊接质量的关键，调整获得一条高质量的再流焊曲线是一件极其重要但是又是极其繁琐的工作。

2.4裸芯片组装技术裸芯片组装是指在芯片与目标介质的连接过程中，芯片为原始的晶圆切片形式( Chip )，芯片没有经过预先的封装而直接与目标介质连接。

常用的封装形式为COB(Chip On Board )形式。

CO昉式一般是将Chip先粘贴在目标介质表面，然后采用金属线键接的方式将Chip 的接点与目标介质上相应的连接点相连接。

完成后 C h i p 、金属连接线、目标介质上的连接点均用液态胶覆盖，用以隔离外界污染和保护线路。

裸芯片组装还有另一种方式，即覆晶方式。

覆晶方式是指在Chip 接点上预先做出一定高度的引脚，然后使用高温熔接的方式，使引脚与目标介质相应位置结合，形成电性的连接。

与传统方式相比，覆晶方式不需要使用金属线进行连接。

TFT -LCD驱动芯片常用的TCP/COF封装使用的即是覆晶方式，但是由于TCP/COF封装应用领域的特殊性，所以没有将其归入裸芯片封装技术中，而是单独划为一类。

2.5液晶显示器领域特有的芯片封装和组装形式由于TFT-LCD显示电路的特殊性，要求驱动芯片提供更多的I/O 端口，所以一般情况下TFT-LCD马区动芯片封装多采用TCP (TapeCarrier Package )方式，或者 C O F( Chip On Film )方式，芯片与TFT-LCD显示面板连接多采用ACF( An isotropic Conductive Film )压合粘接的方式。

TCP/COF多使用高分子聚合材料 (PI ，polyimide)为基材，在基材上采用粘接或者溅镀( Spatter )方式使之附着或形成铜箔，然后使用蚀刻方式( Etching )在铜箔上制作出所需要的线路、与Chip 连接的内引脚(ILB Lead, ILB ： Inner Lead Bonding )、与TFT -LCD显示电路连接的外引脚C( OLB Lead-C, OLB Outer Lead Bon di ng )、和外部目标介质(多为PCB板)连接的外引脚P(OLB Lead-P, OLB：Outer Lead Bonding ),最后在所有引脚表面附着一层焊锡。

Chip的接点为具有一定高度的金突块 (Au Bump，在与Chip 连接(Assembly)时，Chip的接点与TCP/COF上的内引脚通过高温高压形成金-锡-铜合金, 从而达到电性导通的目的, 然后使用液态胶灌封。

而在与外部目标介质——TFT-LCD显示电路连接时，则采用另一种组装方式一一ACF压合粘接方式(AFC bonding )。

ACF胶结构类似于双面胶，胶体内富含一定密度的导电粒子(Conductive Particle ),导电粒子为球状,外部为绝缘材料, 内部为导电材料。

当导电粒子受到外部压力破裂时, 内部导电材料露出，多个破裂的导电粒子连接，可形成电性通路。

由于导电粒子破裂时仅受到垂直方向的压力，加之芯片相邻接点距离远大于导电粒子直径，因此，破裂的导电粒子产生的电性链路具有垂直方向导电，水平方向不导电的特性。

基于该种特性，ACF胶能使TCP/COf封装形式的芯片每根外引脚在水平方向上互相绝缘，不致形成短路，而在垂直方向又能与目标介质实现电性导通。

由于ACF 胶加热固化后具有很强的粘合力，所以形成电性导通的同时，可以使COF/TCP与目标介质实现物理连接。

TCP/COF封装形式能支持高达数千的I/O引脚数，因此在TFT-LCD马驱动芯片领域得到广泛的应用。

当然，随着成本因素的影响日渐增加，另一种方式 C O(G Chip On Glass)也应运而生。

与TCP/COF方式唯一的不同点在于，COG 方式不需要PI基材，而是使用ACF压合粘接方式，直接将Chip 与TFT-LCD显示电路连接，因此会更加节省成本。

由于在组装中芯片是晶圆切片形式，所以COGi术也可以认为是一种裸芯片组装技术。

3 柔性显示驱动芯片组装方安提出3.1柔性显示动芯片组装方案概述基于上述介绍，可将芯片与目标介质连接的技术做如下归类：第一类为使用金属线形成电性连接，该种形式多用在常规的芯片和封装壳组装、裸芯片COB封装，可将其归纳为Wire bonding方式。