基于柔性顯示屏的驅動芯片連接技術探討

路麗

摘 要：以剛性玻璃基板為基礎的顯示器件很容易遭到損壞，因此，在引入設計理念中，不易碎、輕薄以及非矩形等概念產品往往被認為是不具市場適應性，柔性顯示在該環境下應運而生。本研究主要分析與探討基于柔性顯示屏的驅動芯片連接技術。

關鍵詞：驅動芯片 柔性顯示屏 連接技術

隨著近些年電子技術的迅猛發展，使得電子產品逐漸成為大眾生活與工作的必需品，在家庭與工作環境中引入更多顯示元素已成為顯示技術必然發展趨勢，現階段正逐步展開此類研究[1]。然而，矩形、剛性以及玻璃基板顯示器已無法與設計者的外形需求相滿足，更多設計人員開始將目標轉向一種能夠折疊、彎曲顯示器件的開發應用中。實驗研究發現，以剛性玻璃基板為基礎的顯示器件很容易遭到損壞，因此，在引入設計理念中，不易碎、輕薄以及非矩形等概念產品往往被認為是不具市場適應性，柔性顯示在該環境下應運而生。本研究主要分析與探討基于柔性顯示屏的驅動芯片連接技術。

一、柔性顯示屏驅動芯片現有組裝技術

（一）微電子封裝技術。近些年，電子設備性能、體積以及重量等始終是推動電子技術進步的一個源動力，微電子領域始終期盼著能夠減小芯片面積?；谀獱査苟?，芯片電路集成度實現了成倍提升，所以，在很大程度上挑戰著高密度封裝技術。從DIP封裝發展到CSP封裝，柔性顯示屏驅動芯片封裝技術得到持續提升。但是，不管封裝技術發展情況如何，都通過某種連接方式連接封裝殼管腳與Chip接點。由于芯片尺寸持續縮小，I/O數量也隨之增加，這就會通過覆晶方式連接封裝殼和芯片。具體覆晶方式為回焊技術，確保能夠一次性完成封裝殼與芯片的物理、電性連接，現階段在目標介質和裸芯片組裝中也會選擇覆晶方式。

（二）裸芯片組裝技術。所謂裸芯片組裝，其實就是在連接目標介質和芯片時，芯片是晶圓切片形式，而且芯片并未在預先封裝的情況下和目標介質直接連接，封裝形式比較常用的受COB形式。通常COB形式就是先將Chip粘貼到目標介質中，再通過金屬線連接目標介質和Chip連接點，通過液態膠覆蓋金屬連接線、Chip以及目標介質中的連接點，從而隔離保護線路與外界污染[2]。覆晶方式是裸芯片組裝的另一方式，所謂覆晶方式，就是將一定高度引腳做在Chip接點中，再通過高溫熔接法確保目標介質和引腳相結合，從而產生電性連接。相比于傳統方式，覆晶方式無需選擇金屬線連接。

（三）微電子表面組裝技術。所謂微電子表面組裝技術，就是通過自動化方式焊接微型片式短引腳至目標介質中的一種組裝技術。微電子表面組裝通常選擇再流焊或者浸焊等方式，其中浸焊選擇波峰焊技術，也就是說，高溫熔化焊錫為液態，再通過外力確保焊錫能夠形成與水波相類似的液態焊錫波，有元器件插裝的印刷點路邊通過特定侵入深度與角度很長焊錫波峰，浸焊完成，通過鋼網有效保護無需焊接之處。對于表面貼片元器件，通常選擇再流焊技術，即在PCB中以點涂法涂足量的焊錫膏，再采用再流焊設備使焊錫膏熔化，從而完成焊接工藝。根據加熱方式的差異性區別再流焊方法，最初應用氣相再流焊，現階段，表面組裝工藝應用最多的是紅外再流焊，大規模工藝生產中不能使用激光再流焊。

二、柔性顯示屏驅動芯片連接技術方案

（一）Wire bonding方案?，F階段，實現Wire bonding方案的步驟包括：晶圓制作完成后，通過電鍍制作Chip連接點為金突塊，并采用鍍金技術將一定厚度金附著在介質引線上，再通過Wire bonding設備熔接金屬線在金突塊中，金屬線另一端選擇同樣方式在目標介質中熔接，使電性導通目標得以實現。因為金導電性與延展性比較好，因此，Wire bonding期間，通常需要用到高純度金線。但是現階段很多極低端應用方面會考慮到成本問題，或封裝SOC過程中考慮到保密性，會將銅線或鋁線應用在沒有大電流信號與高頻信號連接管腳中以實施Wire bonding。

將Wire bonding方案應用于柔性顯示中有著明顯的優勢與劣勢。金是比較理想的導體，因此在金線鍵接應用過程中不需要考慮傳輸線效應影響高頻率信號傳輸問題，而且也無需對傳輸期間大電流信號因為傳輸線電阻導致熱效應與電壓降效應加以過多考慮。其次，選擇COB方式能夠在柔性基本材料中固定芯片，有助于節約芯片封裝成本。然而，Wire bonding也有著顯著劣勢，首先，通常在具有較高金含量連接點中才可以實現Lead/Pad與金線的熔接；其次，Wire bonding需要目標介質必須承受較大壓力[3]；再次，Wire bonding需要目標介質必須承受一定的溫度；最后，Wire bonding通常會受其設備精度的影響，比方說BGA封裝，通常500I/O以內的芯片會選擇Wire bonding方案，I/O增多，通常會導致芯片連接點尺寸變小，如果I/O超過500，則芯片接點會降低Wire bonding方案成功率，現階段的顯示技術往往需要驅動芯片將大量I/O提供出來。

因此，對以上因素進行分析，僅在分辨率比較低的金屬材質柔性顯示方案中方可選擇Wire bonding方案實現柔性基材與芯片的鍵接。所以，Wire bonding能夠在柔性顯示中得到應用。然而，因受Wire bonding方案的影響，其在應用于柔性顯示中會受到很大限制。

（二）覆晶方式。該封裝方式具有較為廣泛的應用，因為覆晶方式能夠有效降低Wire bonding金線成本，封裝殼和芯片有著更近的距離，能夠確保高頻度信號品質優良，因此被應用在具有較高信號要求的CPU芯片封裝內。以往封裝方式的芯片工作頻率最高是2-3GHz，覆晶封裝，根據基材的差異性，芯片工作頻率最高是10-40GHz。

在柔性顯示屏覆晶方式做法上，將錫紙球沉淀在芯片中，再通過加溫法確?；迮c錫紙球中連接預先完成的Lead，使電性連接得以實現。也就是說，覆晶方式主要在于提高焊接方式。選擇覆晶方式連接驅動芯片與柔性基材，具有其特別之處，第一，柔性基材和芯片相連接，就電性層面考慮，覆晶方式因為節省了信號傳輸線，因此能夠有效降低雜訊對芯片管腳產生的干擾。就成本環節考慮，因為選擇的是裸芯片，這種方式能夠有效降低芯片封裝成本，而且在芯片晶背削減到一定程度之后，Chip能夠呈現柔性，有助于實現同步于顯示基材的柔性彎曲。

相比于Wire bonding方案，覆晶的成本優勢非常明顯，然而覆晶方案同樣存在不足之處。覆晶方案選擇錫球工藝，現階段，考慮到綠色環保，會將無鉛焊錫應用于微電子焊接技術中，無鉛焊錫有超過200℃的熔點。各種柔性顯示屏芯片連接技術中，通常彎折特性比較好的柔性基材會選擇有機材料，該類材料需要150℃以內的制程溫度，200℃以上的高溫會直接損傷柔性顯示基材。因此，柔性基材本身所具有的不耐高溫特點和在應用覆晶方案中必須高溫制程具有沖突性。

三、總結

通過對柔性顯示屏驅動芯片技術方案進行對比，不同技術都存在其優勢與不足，且現階段柔性顯示基材本身所具有的物理特性對選擇組裝技術具有很大限制作用，所以未來應進一步開發創新更為新型的柔性顯示基材，以為柔性顯示屏驅動芯片組裝提供更大選擇空間。

參考文獻

[1] 陳瀟. 用于柔性顯示屏的驅動芯片連接技術[D]. 上海交通大學， 2014.

[2] 張皓， 梁超， 李經民，等. 微器件快速柔性膠粘接封合機研制[J]. 機械設計與制造， 2017（5）：182-185.

[3] 焦石， 王琛， 胡澤原，等. 基于STM32的OLED顯示屏驅動設計[J]. 電子世界， 2018， No.546（12）：129-130.