TCP(Tape Carrier Package), COG (Chip On Glass), COF(Chip On Film) are three methods for connecting LDI(LCD Driver IC) with LCD panels. Especially COF is growing its portion of market place because of low cost and fine pitch correspondence. But COF has a problem of the lead broken failure in LCD module process and the usage of customer. During PCB (Printed Circuit Board) bonding process, the mismatch of the coefficient of thermal expansion between PCB and D-IC makes stress-concentration in COF lead, and also D-IC bending process during module assembly process makes the level of stress in COF lead higher. As an affecting factors of lead-broken failure, the effects of SR(Solder Resister) coating on the COF lead, surface roughness and grain size of COF lead, PI(Polyimide) film thickness, lead width and the ACF(Anisotropic Conductive Film) overlap were studied, The optimization of these affecting manufacturing processes and materials were suggested and verified to prevent the lead-broken failure.
본 논문은 전자 기기의 소형화와 유연성을 실현하기 위한 플렉시블 패키징 핵심 기술 중 하나인 Chip On Film(COF) 기술에 대해 논의합니다. COF는 Display Driver IC(DDI)를 유연한 폴리이미드(Polyimide) 기판에 직접 부착하여, 고해상도 디스플레이의 경량화와 두께 감소를 가능하게 합니다. COF 기술은 주로 Organic Light Emitting Diode(OLED) 디스플레이와 같은 고성능 디스플레이 패널에서 사용되며, 스마트폰과 웨어러블 기기와 같은 휴대용 전자 장치에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구에서는 COF의 주요 구성 요소 및 본딩 기술의 발전을 분석합니다. 특히, 열압착(Thermo-Compression Bonding), 초음파 본딩(Thermo-sonic Bonding)과 같은 최신 본딩 기법의 도입으로, 본딩 신뢰성 및 전기적 성능이 크게 향상되었습니다. 이러한 본딩 기술은 미세 피치 구조에서 높은 전기적 연결성을 유지하면서도, COF 패키지의 기계적 안정성을 강화합니다. 또한, COF 본딩 기술의 향후 발전 방향과 그에 따른 도전 과제를 논의하며, 차세대 디스플레이 및 Advanced 패키징 기술로서의 가능성을 조망합니다.
According the difference of flex substrate, (reel tape), there are three kind assembly types of LCD driver IC is COG, TCP and COF, respectively. The TCP is the maturest in these types for stability of raw material supply and other specification. And TCP is the major assembly type of LCD driver IC and the huge demand from Taiwan's large TFT LCD panel house since this spring. But due to its package structure and the raw material applied in this package, there is some limitation in fine pitch application of this package type, (TCP). So, COF will be very potential in compact and portable application comparison with TCP in the future. There are three kinds assembly methods in COF, one is ACF by using the anisotropic conductive film to connect the copper lead of tape and gold bump of IC, another is eutectic bonding by using the thermo-pressure to joint the copper lead of tape and gold bump of IC, and last is NCP by using non-conductive paste to adhere the copper lead of tape and gold bump of IC. To have a global realization, this paper will briefly review the status of Taiwan's large TFT panel house, the internal driver IC design house, and the back-end assembly house in the beginning. The different material property of raw material, PI tape is also compared in the paper. The more detail of three kinds of COF assembly method will be described and compared in this paper.
본 논문에서는 $30{\mu}m$ 이하의 초 미세 피치를 가진 칩 온 필름(chip-on-film, COF)에서 자주 발생하는 결함을 자동으로 검출할 수 있는 시스템을 제안한다. 개발된 시스템은 초 미세 패턴의 개방 및 단락 결함 뿐만아니라 소프트 개방 및 소프트 단락을 신속히 검출할 수 있는 회로 및 기술이 적용되어 있다. 결함 검출의 기본 원리는 결함 전의 패턴 저항값과 결함 후의 패턴 저항값 차에 의해 발생하는 미세 차동 전압을 읽어서 결함 유무를 판단한다. 또한 미세전압 차를 증폭시켜 결함 유무를 쉽게 판단할 수 있도록 고주파 공진기를 이용한다. 제안된 시스템은 초미세 패턴 COF 검사 과정에서 발생하는 다양한 결함을 신속하고 정확히 검출할 수 있으므로 기존의 COF 검사 시스템의 대안이 될 것으로 기대한다.
본 논문에서는 ACF를 이용한 CCM용 COF 어셈블리의 실장 기술을 연구하고 COF 어셈블리의 신뢰성 분석을 수행하였다. 열팽창계수, 모듈러스, 유리전이온도 등 경화 후 ACF의 열-기계적 물성들을 분석하였으며, ACF의 경화거동 결과를 바탕으로 COF 접합공정 온도 및 시간을 최적화하였으며, 도전입자의 변형 관찰 및 전기적 접촉 저항 측정을 통해 본딩 압력에 대한 최적화를 수행하였다. 또한 ACF 물질 특성이 COF어셈블리의 신뢰성에 미치는 영향을 알아보기 위해 열-싸이클 시험, 고온 유지 시험, 고온고습 시험을 수행하였다. 신뢰성 시험 수행 후 ACF를 이용한 COF 어셈블리의 신뢰성에 가장문제가 되고 있는 점은 열-싸이클 신뢰성 시험에서 나타난 ACF joint의 접촉 저항 증가 문제였고, 이는 ACF 자체의 열-기계적 물성과 밀접한 관계가 있음을 확인하였다.
This research has been progressed for adhesive improvement of the Polyimide/Buffer layer/Cu at the COF(Chip On Film) which induced as the alternative plan about high concentration of a circuit or substrates according to demands of miniaturization and high efficiency of various electronic equipment. RF plasma equipment was applied to when plama pretreatment was performed for improvement of adhesive strength of PI and Cr as the buffer layer. Experimental fluents were a species of the buffer layer, depositied time and the ratio of $O_2$/Ar when performed to plasma pretreatment. The results are that Ni was superior to Cr at peel test according to a species of the buffer layer, peel strength and Cu THK were showed proportional relation to deposition structure of the same buffer layer and sample of the Cr depositied time(30 sec) and Cu depositied time(20 min) was showed good adhesion to peel test according to Cr's depositied time and Cu's depositied time. When perform PI's plasma pretreatment peel strength and $O_2$/Ar ratio were showed proportional relation. But $O_2$/Ar(2/5) was best condition since then decreased.
본 논문에서는 초미세 패턴($24{\mu}m$ 이하의 선폭, $30{\mu}m$ 이하의 피치)을 가진 칩-온-필름(Chip-on-Film, COF)에 발생한 결함을 자동으로 검출할 수 있는 시스템을 제안한다. 개발된 시스템은 COF 패턴으로부터 대표적으로 발생하는 결함들, 즉 개방(open), 단락(hard short), mouse bite(near open) 및 near short(soft short)을 자동으로 신속히 검출할 수 있는 기술이 적용되어 있다. 특히 초미세 패턴의 경우, near open 및 near short과 같은 결함 검출이 불가능한 기존 검출시스템의 문제점을 극복한 기술이 제안되어 있다. 본 논문에서 제안하는 결함 검출 원리는 미세 선의 결함유무에 따른 저항 변화를 자동으로 검출하고, 그 미세한 변화를 좀 더 자세하게 판별하기 위해 고주파 공진기(resonator)를 적용하고 있다. 제안된 시스템은 미세 패턴을 가진 COF 제작 과정에서 발생한 결함을 신속히 검출할 수 있기 때문에 COF 불량 검사에 소요되는 많은 경비를 줄일 수 있으리라 기대한다.
In this paper, an inspection system has been developed where pneumatic instruments are used to stretch the film using compressed air, thus the curl problem can be overcome. When the pneumatic system is applied, a line scan camera should be used instead of an area camera because the COF surface makes an arc by the air pressure. The distance between the COF and the inspection camera should be kept constant to get a clear image, thus the position of COF is to be monitored on real-time. An operating software has been also developed which is switching on/off the pneumatic system, determining the COF position using a camera vision, displaying the contour of the COF side view, sending self-diagnosis result and etc. The developed system has been examined using the actual roll of COF, which convince that the system can be an effective device to inspect the COF rolls in process.
본 논문에서는 초미세 패턴으로 구성된 칩-온-필름(Chip-on-Film, COF) 패키징 작업에서 발생하는 결함들을 참조영상에 기초하여 효율적으로 검출하고 분류하는 시스템을 제안한다. COF패키징 제작 과정에서 발생하는 치명적인 결함은 개방(open), 일부개방(mouse bite, near open), 단락(hard short) 및 돌기(protrusion, near short, soft short) 등을 포함한다. 이러한 결함을 검출하기 위해서는 기존에 직접 육안으로 식별하거나 또는 전기회로 설계를 이용하는 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 방법은 매우 많은 시간과 고비용이 요구되는 단점이 있다. 본 논문에서는 참조영상을 사용하여 효과적으로 결함유무를 판단하고 결함이 발생되는 경우에 결함의 종류를 4 가지 형태로 분류하는 시스템을 제안한다. 제안방식은 검사영상의 전처리, 관심영역 추출, 지역이진분석에 의한 이물 특징 분석과 분류 등을 포함한다. 수많은 실험을 통해, 제안된 시스템은 초미세 패턴을 가진 COF의 결함 검사 및 분류에 대해 기존의 방식에 비해 시간과 경비를 줄이는데 효과적임을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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