第32卷第 1期 2012 年 3 月 光 电 子 技 术 O P T O E L E C T R O N I C T E C H N o L O G Y V 01．32 N o ．1 M fi r ．2 012 FOG 邦定工艺及其不良分析 钱志萍，吕 延 ( 南京华东电子信息科技 股份有 限公 司 ，南京 210038) 摘 要 ：根据 ACF 材料的组成和连接原理介绍 了F OG 邦定工艺(包括 A CF 预贴、预邦定、主 邦定和 检验 ) ；阐述 了 FOG 邦定 工 艺的关键 控制 点 ：压 力控 制、温度控 制及 高 温状 态下压 头 的平 行 度 要求 ；通过 图表 和数据 分析提 出了不 良现 象 的分 析 以及 相应 的解 决方 案 。FOG 邦定 工 艺及其 关 键 控制 点 的研 究有 利于提 高相 关工 艺制程 的合格 率 。 关键 词 ：液 晶显示模块 ；异方性 导 电胶 ；预 邦定 ；主邦定 中图分 类号 ：T N 141．9 文献 标识 码 ：A 文章编 号 ：1005—488X (2012) 01—0062—04 F O G B o n d in g T e c h no lo g y a n d A na ly s is o f D e fe t iv e Q ian Z hiping 。L n Y an ( N anj ing H uadong E lectronics I nf ormation 8L T echnology C o．，L td ，N amj ing 210038 ，C H N ) A bst ract ：T he F O G techno logy ( A CF pre- past e ，pre—bonding ，t he main bonding and t es t ing ) has b een in t rod uced bas ed on t he A C F mat erial an d tec hn olog y ．T h e F O G m an uf act u ring pro cess is d isc uss d deta illy ，inc lud ing pr es su re con t rol ，t emp erat ure c ont rol and press u re h ead paralle1 degree un der h igh temperat ur e． T h e ．analy sis of d ef ec ti v e is p ut f orw ard as w ell as t he c orre— sp ond ing s olut ion b ased on an aly sis o f t h e dat a ，w h ic h is us ef ul fo r F 0 G pr ocess imp ro v ement of B o n ding t ec h no logy ，h ence in creasin g t h e y ield of relev ant m anu fac tin g p roc es s ． 一 日 K ey w or ds ：L C M ；A C F ；p re-b o ndin g ；main—b on din g L CM ( Liquid D isplay M odule) 液 晶显 示器件 模 块是将液晶显示器件、连接件、集成电路、控制部件 、 驱 动 电路 和 印刷 电 路板 、背 光 源 以及其 它 结构 件 装 配在一起 的组件[1] 。一般而言 ，液晶面板与驱动 IC 系统 的接 口衔接 工艺 技术 大致 可分 为下列 3 种 _4] ： 卷带式晶粒 自动贴合技术 (T ape A utomated Bo nd— ing ；T A B ) 、晶 粒一玻 璃 接 合 技术 ( Chip on Glass ； COG) 、晶粒一软板接合技术(Chip on F lex ；COF ) 。液 晶玻 璃 、裸 片 IC 和柔 性 线 路 (F lexible printing cir— cult ；FPC ) 的机 械连 接 和 电 气 导通 则 为 L CM 生产 的核心部分之一 ，其 对应 的生产工艺分别是 COG 和 F OG (FPC on gl ass) 邦定工艺。 1 A CF 材料 异 方 性 导 电 胶 (A nisotropic Conductive Film ； A CF ) 特 点 在于 z 轴 电气 导通 方 向与 X Y 绝 缘平 面 的电阻特性具有明显的差异性。当 z 轴导通电阻值 与 平面绝缘 电阻值的差异超过一定 比值后 ，既 可称为良好的导电异方性。它是利用导电粒子连接 IC 芯片与基板两者之间的电极使之成为导通 ，同时 收 稿 日期 ：2011—12～27 作者简 介 ：钱 志萍 ( 1963一) ，女 ，工程师 ，主要从事平 板显示相 关技术 的研发 和管理工作 ；(E —mail ：qzp ~ huadongtech． c o rn ) 吕 t~ ( 1982- ) ，男 ，硕 士，主要从 事平板显示相关技术 的研发 和管理工作 。(E —mail：ly@huadongtech ．com) 第 1 期 钱志萍 ，等 ：F OG 邦定工艺及其不 良分析 63 又 能避 免 相 邻 两 电极 间导 通短 路 ，而 达成 只 在 z 轴 方 向导 通之 目的 。 A CF 材 料 分 为异 方性 导 电膏和 异方 性 导 电膜 。 异方 性 导 电膜具 有可 以连续 加工 (T ape—on—R ee1) 极 低材料损失的特性 ，因此成为 目前较普遍使用 的产 品形 式 。 A CF 主要 组 成包 括树 脂 黏着剂 、导 电粒子 两 大 部 分 。树脂 黏着剂 功 能主要 为 固定 IC 芯 片与基 板 间 电极相对位置 ，并提供压力维持 电极与导 电粒子间 的接触 面 积 。还 可 以 防湿 气 ，具 有粘 接强 度高 、耐 热 及绝 缘 功能 。一 般树 脂分 为热 塑性树 脂与 热 固性树 脂 两 大类 。热 塑性 材 料 主要 具有 低 温 粘接 ，组 装 快 速 ，容 易 重新 加工 的优 点 ，但 具有 高热膨 胀性 和 高吸 湿性 缺点 ，使 其处 于高 温下 易劣化 ，无法 符合 可靠 性 的需求。热 固性树脂如环 氧树脂 (E poxy) 、聚氨酯 ( Polyimide) 等 ，虽然具有加工温度高不易重新加工 的缺 点 ，但 是具 有 高 温 可靠 性 、低 热膨 胀 性 、低 吸 湿 性等优点是 目前采用最广泛之材料。在导电粒子方 面 ，异方 导 电特 性 主要取决 于 导 电粒 子 的充 填 率 。虽 然异方性导 电胶其导电率会随着导电粒子充填率的 增 加而 提 高 ，但 同 时也 会 提升 导 电粒子 互 相 接 触造 成短 路 的机 率 。 另 外 ，导 电粒子 的粒 径分 布 和分 布 均 匀性 亦 会 对 异 方 导 电特性 有所 影响 。通常 ，导 电粒 子必 须 具有 良好 的粒 径 均一 性 和 真 圆度 ，以确保 电极 与 导 电粒 子 间的接 触 面积 一致 ，维持 相 同的导通 电阻 ，并 同时 避 免 部 分 电极 未 接 触 到导 电粒 子 ，导 致 开 路 的情 形 发 生 。如 图 1 所 示 。常见 的粒子 直径 范 围在 3～5 m 之 间 ，太 大 的 导 电粒 子会 降 低 每个 电极 接 触 的粒 子 数 ，同时 也 容 易造 成 相邻 电极 导 电粒 子 接 触而 短 路 的情形 ；太 小 的导 电粒子 容易 形成 粒子 聚集 的 问题 ， 造成 粒 子分 布密 度 不平均 。在 导 电粒子 的种类 方 面 目前 以金 属 粉 末 和高 分 子 塑料 球 表 面 涂 布 金 属 为 主。常见使用的金属粉镍( Ni) 、金 (A u) 、镍上镀金 、 银及 锡 合金 等 。 绝缘膜(O．5一o． 8微米) A l 0_2微米 N i J 树脂球(4．8微米) 图 l 导 电粒子结构示 意图 F ig ．1 C on d uc ti ve p art ic le s tr u c tu re 2 F OG 邦定工艺 FOG 邦定工艺是通过 A CF 粘合 ，并在一定的 温度 、压 力 和 时间 下热 压 而实 现 液 晶玻 璃 与柔 性线 路板 机械 连接 和 电气 导通 的一种 加工 方式 。 2．1 A C F 预贴 在 一定 的温 度 和压 力下 ，在 液 晶玻 璃 的端 子 部 分或柔性线路板(F PC )需要邦定的引脚处粘贴指定 长 度 的 A CF 。工 艺要求 预 贴 的 A CF 长度 和位 置 准 确 ，表面平 整无 气泡 。 2．2 预 邦定 通 过辅 助 图像 系统对 F PC 和 L CD 的引脚 进行 对 位 ，并 在一 定 的温 度 和压 力 下进 行 预压 以形 成 初 步 的连 接 ，这个 步骤 中对 位是关 键 因素 。由于引线 节 距 越 来 越 小 ，最 小 节 距 已 达 0．05 mm ，对 位 精 度 要 求 在 土0．005 mm 之 内 ，因 而 图像 处 理 系 统 方 法倍 数 至少应 该大 于 5O倍 。 2．3 主 邦 定 在较高 的温度和压力下 ，通过邦定机对预邦定 好的 LCM 产品进行主邦定。在这个制造过程 中，通 过 ACF 导电颗粒的弹性变形和绝缘层的破裂来实 现 FPC 与 LCD 玻璃 的 电气 连接 ；同时 A CF 中的胶 在高温下聚合硬化 ，将两种不 同材料形成较强的物 理 连 接 ]。 2．4 检 测 通 过高倍 的显 微镜 对 主压 后 的产 品进 行 目视检 测 。主要通过各部位的导电粒子变形情况进行邦定 过程中的工艺条件和材料的确认。在显微镜下 ，邦定 面如 图 2 所 示 。 图 2 邦 定面示意 图 F ig ．2 B o nd in g I nte rf ac e ’ s s c hem at ic 64 光 电 子 技 术 第 32 卷 3 F O G 关键技术 FOG 邦定工艺对 ACF 贴附精度、邦定压力、邦 定 温度 、压头 平 面度 、压 头与 压 台之间 的平行度 提 出 了非常高的要求，所 以在不 同的工艺 阶段要关注不 同 的关键 控制 点 。 3．1 压 力 控 制 由于 邦定 压 力 大小 直 接决 定 了 A CF 粒 子 的破 碎程度，从而决定了产品的品质 ，因此邦定过程 中对 邦定压力的精密控制至关重要。如图 3 所示 ，当邦定 压力过小时，无法实现 ACF 导电粒子的合理破碎 ， 从而导致纵向电气导通无法实现，而当邦定压力过 大 时 ，A C F 粒 子 将 会 被压 的过 于 破碎 ，甚 至完 全 破 碎 ，无法 实现 纵 向电气导 通 ，横 向电气绝缘 的效 果 。 图 3 压力控制图 F ig ．3 P res s ur e-c on tr o ll ed p ic tu re 3．2 温 度控制 影响 A CF 胶 固化 的因素 主要有两 个 ：一 是起始 升温 速率 ；二是 峰值 温度 。升温 速率决 定 固化 后 的表 面质 量 ，而峰值 温 度则决定 固化后 的粘接强 度 。粘 结 温度 对粘 结 强度 的影 响 比时 间对粘 结强 度的影 响更 重 要 ，在 给定 的 固化 温 度下 ，随着 固化 时间 的增 加 ， 剪切力小幅度增加 ，但当固化温度升高时，相同固化 时间里剪切强度却明显增加 ，但过快 的升温速率有 时会 出现针 孔 和气泡 。因此 为 了保证 理想表 面质量 和粘 接强 度 ，同时避 免气泡 的产 生 ，合 理温度 控制 曲 线就 显得 非 常重要 。 3．3 高 温状 态下压 头 平行度 要求 压 头 不 平行 导致 A CF 粒 子破 碎 不 均匀 。因为 ACF 粒 子 非 常 微 小 ，一 般 直 径 为 4 m 左 右 ，A CF 粒 子对压 力 非常敏 感 。当压头 工作 面不平 整 时 ，就会 出 现 一 部分 A CF 粒 子 完 全 破碎 ，而另 一 部 分 A CF 粒 子 则 无 法 合 理 破 碎 ，从 而 导 致 IT O 玻 璃 与 FPC 之 间 电气 导 通不 良，甚 至 出现 部分 引 脚无 法 导 通现 象 ，导致 不 良 。 4 邦定不 良现象及 分析 4．1 压 头不 平整 压 头 不平 整 会 造 成金 球破 裂 不 均匀 ，从 而造 成 某些电极 的电气连接电阻过大，产品电性能不 良。如 图 4 所 示 。 图 4 压头不平整造成的产品缺陷 F ig ．4 P ro d uc t d efec ts cau s ed b y u n even pr es s ure he ad 此种 不 良的解 决对 策是更 换平 整 的压头或 者调 整 压头 平行 度 。压 头 的不平整 包括 两种情 况 ，一 是 由 于压 头本 身 的材 料 或 加工 问题 出现 的表 面 缺 陷 ，二 是压 头状态 没有 调整 好造 成 的与 台面不 平行 。实 际 操作 中要根 据 显微 镜 下 A CF 粒 子 的破 裂 情况 作 出 相应 的原 因判 断 ，从 而作 出正确 的解 决对 策 。 4．2 压 力不 合适 压力不合适会造成金球弹性形变不合适 ，造成 玻 璃端 子和 软板 端子 之间 的 电气 连接效 果差甚 至未 连接 。 此种不 良的解决对策是调整邦定压力。邦定压 力是 实 际操 作 时很 重 要 的一 个 参 数 ，这 个 参数 的设 定依据一是所用 A CF 的特性要求，二是大量的矩阵 试验 。在 A CF 的特性要求范围内，围绕中心值设定 大量的假定参数进行试验 ，从而找到最合适的邦定 压力参数。这个试验通常与邦定温度试验一起进行 。 4．3 对 位 不 良 在预邦定制程 中，玻璃上的电极和软板( FP C) 上的 电极没 有完 全对 位 ，造 成 电极 之 间重合 面小 。这 样 的话 连 接 电极 的金 球 数量 会 减少 ，从 而 影 响 电极 第 1 期 钱 志萍 ，等 ；F OG 邦定工艺及其不 良分析 图 5 压力不适合造成的产品缺陷 F i g ．5 P ro d u ct d efect s cau sed b y u n suit ab le pre ssu re 的导通 。如 图 6 所 示 。 图 6 对位不 良造 成的缺陷 F i g ．6 P r od u c t defec ts c au sed b y m al al ign m en t 此种不 良的解决对策是在预邦定 的时候控制对 位 的精度 。预 邦定 一般 都是 在放 大镜下 操作员 进行 的手工 对 位 ，提 高 对 位 精度 只有 通过 严格 的管理 来 实现 。轻 度 的对 位 不 良很 难 在后续 的检 验过程 中被 发现 ，但存 在质 量 隐患 。所 以在 这个 环节严 格 的管理 显得 特别重 要 。 5 结 束 语 FOG 工 艺 因 为是 采 用 ACF 材 料 ，所 以其 加 工 过程中的关键技术 包括精密控制邦定温度、压力和 高 温状 态下 压 头 的平行 度 。 目前 ，A CF 技术 在 液 晶 显示模 块 、触摸 屏 等行业 广 泛应用 。通 过对 F OG 工 艺关 键 技术 的研 究 ，进 而 掌握 A C F 技 术 ，有 利于 提 高在 FOG 邦 定 过 程 中 的合 格 率 ，从 而 提 高 产 品 可 靠性 和降低 生产 成本 。 参 考 文 献 [1] 呼 春辉 ，吴 国滨 ，张 月华 ，等．液 晶显示模 块 (COG) 研 发探 讨 口] ．现代显示 2008，93( 1O) ：49—53． [2] 孟月 ，陆峰．视觉系统在全 自动 COG 热压焊机中的应用口] ．电 子工艺技术 ，2006，27( 1) ：26—2 8． [ 3] 马 增 刚．T A B 制 造工 艺 及 其关 键 技术 [J ] ．电子 丁艺 技 术， 2005 ，26( 3) ：l 69—171． [ 4] 刘萍．AC F 在 L CD 中的应用与发展口]．电子 工艺技 术，2002， 23( 6) l 23 6—2 38． [ 5] 张永峰 。营卫娟 ，何永．F OG 制造工 艺及 其关键技术 [J ] ．电子 工艺技术 ，2010 ，31 (6 ) ：358．361． 《光 电子技术 》投稿指南 《光 电子 技 术 》采 用 电子 邮件 方 式投 稿 。请 直 接 将 稿 件 用 E —mail 发 送 到 我 们 的 电 子 邮箱 ：gdjs ~ chinajourna1．net．ca ，收到投稿后计算机会发给投稿人一份 自动回复表示收到投稿 。自动 回复还包括一份 投稿 登记表 ，要求作者填写详细的稿件信息和个人联系方式以确保投稿后编辑部和作者的正常联系。投稿登 记表后 附有一份稿件授权书，在授权书上签名即可发 回编辑部进入正式审稿程序。稿件请用 W ord 完成 ，以 便专 家审 阅 。 《光 电子技术》的发稿周期一般为 3～6 个月。国家重点科技攻关项 目和基金课题论文优先发表 。在读研 究生一般要求导师 出具稿件审核意见书，对稿件的独立完成、数据论证、创新性作出评价 。其它投稿如果附有 同行专家或本单位推荐信将予以优先考虑发表 。 文中使用他人成果 ，请标 明并在文后参考文献中列出细 目。本刊参考文献采用顺序编码制 ，参考文献序 号按在文 中出现 的先后顺序排列，正文中参考 文献序号加[ ] 置于右上角 ，文末将参考文献按序号逐条列出； 书写格式按 GB／T 7714—2005 要求 。