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所謂屏占比就是屏幕面積與整機面積的比例,較高的屏占比能夠給用戶帶來更好的視覺體驗,柔性OLED顯示屏是目前能夠實現雙曲面設計的一個關鍵性要素,而隨著柔性OLED技術的日趨成熟,未來的手機外觀設計與物理形態勢必還會發生更多的創新與變革。此趨勢使得COF(Chip-on-Film)將逐漸成為手機顯示屏驅動芯片的主流封裝方式。

目前手機顯示主要采用COG技術進行驅動芯片的封裝。18:9顯示屏仍然可以采 用COG工藝,但是未來幾年隨著全面屏從18:9向19:9甚至20:9演進,COG將越發力不從心。而采用COF的全面屏,其下端邊框可能縮小至3.6mm的距離甚至更小,因此COF將滿足更高屏占比的需求。

對于全面屏而言,最佳的方式是基于COF工藝(即觸控IC固定于FPC軟板上), 相比于COG可以進一步提升顯示面積。根據臺灣工研院的研究數據,盡管采用 COF的1:6 MUX TDDI方案比采用COG的1:3 MUX TDDI的成本上升6.5-9.5美元, 但是下邊框尺寸極限可以由3.4-3.5mm縮減至2.3-2.5mm。

其次,在芯片封裝方面,目前 COF 產能主要集中在中大尺寸, COG 集中在中小尺寸。要做全面屏模組廠需要重新投資中小尺寸的 COF bonding,產能缺口較大。同時,COF 封裝需要超細 FPC 和高要 求的 bonding 工藝,成本也比 COG 要高。根據產業鏈調研情況,COF 單價比 COG 單價要高出 9 美金左右。 其中,全球 COF 制造企業能量產 10 微米等級的制造商,并且形 成規模化生產的主要為中國大陸以外的 5 家企業,分別為韓國的 Stemco 和 LGIT、臺灣的欣邦和易華以及日本的新藤電子,Stemco、 LGIT 和新藤電子能做雙面超細 COF 基板,欣邦和易華是單面的產能。

根據日本廠商目前可以做到的極限,使用 COF 下邊框可以做到 2.5mm 以內,不過成本要比 COG 高出 9 美金左右,采用異形切割、 調整背光模組之后成本將會更高。其實,COG 經過優化下邊框也能做窄,面對產能的限制、高昂的成本,手機品牌廠商真愿意為幾毫米左 右的窄邊框優勢選擇COF、進行異形切割設備投資、調整背光模組 么? 我們認為國產廠商今年更多的是采取一種折中方案,使用 COG 封裝,將下邊框做到 9mm 以下,最主要的是在整機尺寸不變的情況 下將之前的 5.2/5.5 寸屏升級為 5.7/6 寸,推出“低配版”全面屏。而 蘋果等高端品牌機型的屏幕變革將進行的更加徹底一些,采用 COF 封裝、增加異形切割工序等,努力將下邊框收窄至 5mm 以下,這也是全面屏技術的長期選擇。

COF相比COG是更優的解決方案

COF可以縮小下邊框的長度,符合全面屏發展趨勢。COF全稱為Chip On FPC 或Chip On Film,中文為柔性基板上的芯片技術,與COG不同之處為,COF將芯片 直接封裝到FPC上,由于FPC可以自由彎曲,因此可以將其折到玻璃背面,從而實 現縮小下邊框的目的。與COG相比,其可以縮小邊框大約1.5mm。

具體工藝上,COF分單層COF和雙層COF。從整個生產上考量,單層COF和雙 層COF兩者均有其優點和缺點。簡單來看,單層COF好處是價格便宜,一般比雙層 便宜5倍,但缺點是需要極高的精準設備,一般機臺無法達到COF的要求。雙層COF 好處是可以達到更高的解析度,其缺點是需要打兩層COF,成本高昂,需要更多的 Bonding設備。

MOB和MOC芯片封裝技術:在封裝環節推動前置CCM小型化,有望加速滲透 新型MOB和MOC封裝技術相比傳統的COB等封裝方式能夠減小模組尺寸。目 前攝像頭芯片封裝有CSP(Chip Size Package)、COB(Chip On Board)、COF (Chip On FPC)和FC(Flip Chip)技術四種,隨著手機攝像頭像素越來越高,主 要用于800萬像素以下的CSP技術地位下降,能夠實現更高圖像質量的COB、 COF/FC更受青睞。采用FC封裝得到的模組會薄1mm,但成本也較高。但在全面屏 趨勢下,需要有新的技術將攝像頭模組做的更小。

在傳統的COB封裝中,線路板上安裝了感光芯片、連接線和電路器件(如電容、 電阻等),同時用一個底座(通常是一個塑料支架)粘貼于線路板上。芯片和電路 器件都是裸露在空間中的,底座沒有將芯片和電路元件包覆在內。 而在新型的MOB(Molding On Board)封裝技術中,線路板部分包含線路板主 體和封裝部,封裝部通過模塑的方式與線路板一體化連接,取代了COB封裝技術中 的塑料底座。MOB中線路板上依然有感光芯片、連接線和電路元件,不同于COB技術,MOB中封裝部同時將電路元件(電容、電阻等)包覆在內,一方面防止電路器 件上的灰塵雜物污染芯片,另一方面增加了封裝部向內設置的空間,從而減小攝像 頭模組的寬度。 在更進一步的MOC(Molding On Chip)封裝技術中,封裝部不僅將電路元件 包覆在內,還將連接線也包覆在內,并與一部分芯片連接。因此封裝部向內設置的 空間更大,從而攝像頭模組寬度減小的空間也更大。

COF方案所用的FPC主要采用聚酰亞胺(PI膜)混合物材料,厚度僅為50-100um, 線寬線距在20um以下,所以在FPC生產過程中要采用半加成,或者加成法工藝。目前COF 封裝用的FPC主要是臺系廠商供貨,如易華電等。而國內廠商如景旺電子,合力泰子公 司藍沛也有相關技術積累,后續有望受益于COF方案的進一步推廣。 COF封裝則是采用自動化的卷對卷設備生產。下圖是典型的COF卷對卷生產流程示 意圖,產線左右兩邊都是PI膜卷,PI膜通過自動封裝機臺從左往右傳輸,自動封裝機 臺下方會被持續加熱至400攝氏度。芯片被壓放在PI膜上之后,芯片下方的金球會和PI 膜中的引線鍵合,這一過程被稱為內側引線鍵合(ILB, Inner Lead Bonding),隨后 芯片會通過環氧樹脂封裝起來(Sealing Resin流程),并涂上阻焊層(Solder)進一 步保護IC,后續將其他周邊元器件也通過ILB鍵合并封裝在PI膜上。經過這一流程COF 就生產完成了。由于COF卷對卷生產過程中需要加熱,而PI膜的熱膨脹系數為16um/m/C, 相比芯片的2.49 um/m/C而言,較為不穩定,所以對設備精度要求很高。

總體來說,隨著手機顯示屏分辨率需求的不斷提升,在有限的顯示區域內,COF封裝技術面臨著凸點節距變小、密度變高等技術難點與問題。不過OLED顯示屏與LCD(液晶顯示屏)在COF封裝的實現工藝上有所不同,各廠商目前的設備精度與技術能力都很難以良好的可靠性和較高的良率來采用1-Layer COF來實現FHD規格以上的OLED顯示屏,目前各家廠商都正積極研發解決方案,希望將來能將技術廣泛應用于各種OLED面板設計。

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