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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 dis

play , 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：

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）；

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。

第二类，微电子表面组装技术（Surface Mount Technology ，

简称SMTC，是指将圭寸装后的芯片（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）。

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。 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，

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 始的晶圆另外 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，