COF

COF是一種將晶粒覆晶接合(Flip Chip Bonding)在軟性電路板(Flexible Printed Circuit board, FPC)基材上的技術。也就是可將驅動IC及其電子零件直接安放於薄膜(Film)上，省去傳統的印刷電路板，達到更輕薄短小的目的。應用範圍為以手機為主，以及LCD面積不大的產品。COF 生產完成後，待液晶顯示器(LCD Panel) 模組工廠取得 IC 後，會先以沖裁(Punch) 設備將卷帶上的 IC 裁成單片， 通常 COF 的軟性基板電路上會有設計輸入端(Input) 及輸出端(Output) 兩端外引腳(Outer Lead)， 輸入端外引腳會與液晶顯示器玻璃基板做接合， 而輸入端內引腳則會與控制信號之印刷電路板(PCB) 接合。

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COF照片來自

COF用到的芯片與FPC基板的連接技術主要有以下3種。

金-錫共晶連接工藝

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。這種方法的焊接溫度必須在金-錫共晶的形成溫度(325～ 330℃)以上，這對基材的耐熱性是個嚴峻的考驗。另外，合適的焊接溫度不好掌握。當連接部分溫度比較低時，內部引線共晶形成不充分，導致內部引線開路。然而，當連接部分溫度太高時，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，當溫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。選擇一個合適的溫度十分重要，採用較多的是400℃這個溫度。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溫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溫度。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。

各向異性導電膠膜連接工藝

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、溫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 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，在以後的回流焊過程中，也可能會由於熱應力而發生變形，使導電性下降甚至開路。

非導電膠連接工藝

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、接著特性和耐衝擊性；能夠在高溫短時間內固化完成(20sec，150～ 250℃)；本身俱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，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

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