LCD中細(xì)節(jié)距COF互連工藝機(jī)理及可靠性研究.pdf

1、隨著液晶顯示(LCD)畫質(zhì)的逐步提高，液晶顯示系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)芯片的I/O端口數(shù)量大幅度增加，同時(shí)芯片的尺寸逐步漸小，導(dǎo)致芯片凸點(diǎn)的間距進(jìn)一步縮小。目前常用的TCP和玻璃上芯片技術(shù)(COG)已經(jīng)越來(lái)越難滿足液晶顯示系統(tǒng)中互連的要求。柔性板上芯片(COF)，可以利用各種新型的互連方法較為有效的進(jìn)行細(xì)節(jié)距的互連，如非導(dǎo)電膜(NCF)和熱壓技術(shù)，根據(jù)鍵合方式和柔性基板上銅引線鍍層材料的不同，COF可分為Au．Sn非導(dǎo)電膜，Au-Au非導(dǎo)電膜和Au-A

2、u熱壓工藝。 Au-Sn非導(dǎo)電膜是一種常用COF互連技術(shù)，在鍵合過(guò)程中，錫在高溫下熔化并快速向表面有Au鍍層的引線擴(kuò)散最終形成穩(wěn)定的共晶焊點(diǎn)。其間，金屬間化合物生長(zhǎng)規(guī)律和組成成分，極大地影響釬焊接頭的強(qiáng)度、抗蠕變性、抗腐蝕性和可焊性。本論文研究了Au-Sn焊點(diǎn)在釬焊過(guò)程中生成的金屬間化合物的組成成分和形貌特征以及生成和成長(zhǎng)機(jī)制，并且通過(guò)金屬間化合物相的厚度與時(shí)間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式研究了Au-Sn化合物在245℃-285℃之間的生長(zhǎng)規(guī)

3、律，總結(jié)了Au-Sn化合物在245℃-285℃之間的生長(zhǎng)公式，對(duì)其控制有著重要的意義。 目前對(duì)Au-Au熱壓工藝過(guò)程的認(rèn)識(shí)還不夠深入，尤其是對(duì)接面層結(jié)合機(jī)理及其演化的物理機(jī)制認(rèn)識(shí)不夠，因此至今該工藝的實(shí)施還只能夠完全依賴于經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，缺乏理論的指導(dǎo)。本文引入了金屬擴(kuò)散焊接的原子反應(yīng)數(shù)學(xué)模型。同時(shí)利用ABAQUS非線性有限元模擬軟件分析了不同鍵合壓力下30μm節(jié)距的Au-Au熱壓工藝過(guò)程中凸點(diǎn)及引線表面壓力的分布。通過(guò)比較鍵合界面

4、的原子反應(yīng)率和鍵合界面的摩擦力，指出對(duì)于細(xì)節(jié)距的Au-Au熱壓工藝，結(jié)合力主要來(lái)自于鍵合界面的摩擦力。 比較了ACF，Au-Au非導(dǎo)電膜和Au-Au熱壓工藝等三種常用COF互連工藝的可靠性，同時(shí)嘗試了Sn鍍層在凸點(diǎn)表面的Au-Sn非導(dǎo)電膜工藝。通過(guò)對(duì)其接觸電阻、絕緣電阻的可靠性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)ACF工藝對(duì)濕熱最為敏感，而Au-Sn非導(dǎo)電膜工藝存在較為嚴(yán)重的失效問(wèn)題，對(duì)失效樣品的失效分析表明，Sn鍍層的質(zhì)量和厚度是影響其可靠性的主要因素