IC/COF 軟膜上料結構設計

白 楊，楊 靜

（中電科風華信息裝備股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

隨著液晶顯示屏行業的蓬勃發展，COG 和COF封裝技術已經廣泛應用于各種顯示設備中。目前手機屏主要采用COG 技術進行驅動芯片的封裝。近幾年隨著手機屏的占比從18∶9 向19∶9 甚至20∶9演進，采用COG 技術進行生產的難度也不斷增加，而如果采用COF 技術，其下端邊框可能縮小3.6 mm的距離，能更輕松地達到高屏占比的要求[1]。

1 COG/COF 封裝技術介紹

目前智能手機的屏幕封裝技術主要分為COG和COF 兩種，其結構示意圖如圖1 所示。

圖1 COG 封裝與COF 封裝對比

COG 封裝（Chip On Glass）是一種傳統的LCD模組常用的結構設計方式，一般是將COG+FOG 配套使用，分別將IC 和FPC 排線通過各項異性導電膠（ACF）邦定在玻璃TFT 單層區上，TFT 下邊框需要留出IC 和FPC 的邦定區域，浪費了較大的屏幕空間。

COF 封裝（Chip On Flex/Chip On Film）與傳統的COG 技術相似，是將IC 芯片直接封裝到撓性印制板上（本文統一稱為COF 軟膜），然后將COF 軟膜通過ACF 邦定在TFT 單層區上。同樣大小的面板，COF 封裝沒有IC 占據面板一部分區域，就可以比COG 封裝做到更大的顯示區域[2]。

COF 作為一種新興的IC 封裝技術，其工藝制程和傳統COG 制程中FPC 及IC 邦定技術兼容，模組廠在投資新的邦定線體時，會要求設備能夠同時滿足COG 和COF 邦定工藝的生產。

2 COG/COF 邦定設備介紹

為了滿足上述需求，本文設計了一種能夠兼容COG 和COF 邦定的設備，COG/COF 產品邦定流程相似，具體介紹如下：首先在ACF 工位，將LCD 進行視覺定位，貼附ACF；在預壓工位，預壓頭吸附IC/COF 軟膜，通過視覺系統定位與LCD 進行假壓，使之暫時貼附在一起；最后在主壓工位，在一定的溫度、壓力下，壓接固定的時間，使得LCD 與IC/COF之間建立穩定的機械和電氣連接。

2.1 設計指標

本設備需滿足以下指標：

1）兼容IC 邦定及COF 軟膜邦定的功能。

2）IC 尺寸（7 mm×0.7 mm）～（70 mm×1.5 mm），由IC 料盒裝載。

3）COF 軟膜由Tray 盤裝載，Tray 盤尺寸330mm×250 mm；Tray 盤放置高度100 mm。

2.2 IC/COF 軟膜上料流程

設備需要兼容COG 和COF 邦定兩種模式，而這兩種作業方式的主要差異在于IC 上料與COF 軟膜上料。主要針對設備中IC/COF 軟膜上料結構進行介紹，上料各組件的布局如下頁圖2 所示，主要分為IC料盒/COF-Tray 盤搬運托盤部分、IC/COF 軟膜機械手搬運部分、定位圖像部分。

圖2 IC/COF 軟膜上料組件布局

進行COG 作業時，選擇工作的部件是IC 料盒搬運托盤組件、IC 搬運機械手、IC 翻轉機械手（根據產品選擇是否啟用）、定位鏡頭；進行COF 作業時，選擇工作的部件是COF-滿Tray 上料機械手、COF-空Tray 下料機械手、COF-Tray 盤搬運托盤組件、COF 軟膜搬運機械手、定位鏡頭。

兩種作業方式共同的工作流程如下：載臺能帶動IC 料盒/COF-Tray 實現X 向的移動，搬運機械手可以實現X、Y、Z、Q 四軸運動，從載臺上抓取IC/COF 軟膜，經過圖像定位后放置到預壓后載臺上，最后通過預壓后載臺將IC/COF 軟膜交接給預壓頭，完成上料。

兩種作業方式不同之處如下：

1）IC 來料有兩種方式，一種是引腳朝下，直接由搬運機械手放置在預壓后載臺上；另一種是引腳朝上，需要將引腳翻轉朝下后再上料，這時候需要搬運機械手將IC 轉交給翻轉機械手，翻轉機械手能實現Z 向和圍繞X 軸旋轉的運動，經過翻轉再轉交預壓后載臺，完成上料。當旋轉機械手不工作時，需要將Z 軸走到最低處，藏在預壓后載臺下方，避免搬運機械手在下料時與之干涉。

2）在進行人工更換物料時，COG 作業需要人工在線下將IC 料盒放置在備用的IC 托盤內并用壓片壓緊，然后從設備內IC 料盒載臺上將IC 托盤拆下，更換為裝載好物料的備用托盤。COF 作業時，人工將一摞（高度低于100 mm）裝滿COF 軟膜的Tray 盤放在COF-滿Tray 上料區，COF-滿Tray 搬運機械手Z 向運動由伺服電機加模組的方式實現，Y 向由長行程氣缸驅動走固定位置，吸取Tray 盤后放置在COF-Tray 載臺上，COF 軟膜上料完成后，空Tray 盤流向空Tray 下料區，當空Tray 達到一定高度時，設備發出警報，提醒操作人員取走空Tray 盤。

3）在進行圖像定位時，這里采用下鏡頭結構，IC/COF 搬運機械手吸附產品運行至拍照位，相機從下向上拍照。由于IC 的不透光特性，采用外部同軸光從下往上打光，反射投影；在進行COF 軟膜拍照時，由于COF 的薄膜特性，選擇上光源，從上向下打光，投射投影。

2.3 切換工作模式時零部件的更換

由于IC 和COF 軟膜在外形、材質等方面存在較大的差異，兩者來料方式也各不相同，針對各自的特點，設計不同吸頭和托盤的裝載結構。IC 重量輕、體積小、表面平整但易劃傷，而且脆弱易折斷；COF軟膜柔軟、易變形、重量輕，所以IC 吸頭采用防靜電PEEK 材料，接觸面平整避免損傷IC，最小的IC 寬度為0.7 mm，吸附孔不大于最小的IC 尺寸，這里真空孔開孔直徑為0.5 mm，吸附面大小為6 mm×1 mm，如果IC 尺寸變大，可以相應地更換大一號的吸頭；COF 軟膜吸附采用防靜電硅橡膠吸嘴。如圖3所示，兩種方式上料的零件采用相同的接口，都可以對接安裝基座。

圖3 吸頭部件切換

IC 料盒是通過壓片將料盒固定在IC 托盤上；裝載COF 軟膜的Tray 盤是通過自身的定位柱卡在COF-Tray 托盤的圓錐面上實現定位，并通過真空吸附，避免Tray 盤與載臺在工作過程中產生相對位移。如圖4 所示，兩種托盤都可以對接在載臺上，IC托盤根據定位銷卡兩邊固定位置。

圖4 載臺部件切換

綜上，當進行工作模式切換時，首先需要進行相應零部件的更換；其次將設備回歸原點位置，在操作屏中選擇相應的工作組件，從而對應不同的工作模式；最后，根據需要生產的產品信息進行相應位置調節。設備能夠滿足兩種形式的產品生產，滿足設計要求。

3 結語

COF 和COG 兩種邦定技術是液晶顯示屏生產過程中的一個重要的環節。由于這兩種邦定工藝高度相似，結合模組廠新建產線的需求，使得能夠同時滿足COG/COF 邦定工藝的設備成為一種新的方向。這種兼容性設計，能夠提升設備適用性、降低模組廠的采購成本，而上料機構正是這種兼容性設備的重要組成部分。因此，研究一種COF軟膜Tray 盤來料和IC 盒裝來料情況下的上料方式，以及對COF 軟膜卷帶來料進行沖切上料和IC盒裝來料進行兼容上料的設計，可為產線的自動化提供新的技術支持。