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半导体COF封装技术详细解析（二）

2020.9.28

从市场上看COF

从工艺上来说,COF分为单层COF和双层COF两种。普遍来说单层COF比双层成本上要低5倍,但一般的机台的精准度无法满足单层COF,对技术要求很高;双层COF拥有更好的解析度,但打两层COF,需要更多bonding(芯片打线及邦定)设备,成本高昂。

产业链数据显示,COF比COG整体单价高出9美金左右,其中COF驱动IC芯片上比COG芯片成本高2-3美金,FPC材料和COF专用的bonding的成本高5-6美金。

根据沈洪的介绍,整个COF市场单纯从COF基板上来说,拥有60-70亿人民币的市场,如果算上COF封测和显示驱动IC的话,大概拥有700-800亿人民币的市场。

但由于这项技术是高端专业化的市场,具有一定技术壁垒和门槛,在设备和研发的投入极大,COF市场呈现出了“马太效应”。此前,规模化生产COF的企业包括韩国Stemco(服务于三星OLED)和LGIT(服务于LG的OLED和LCD)、日本的FLEXCEED(前身为日本新藤电子,服务于LG和夏普的LCD)和中国台湾的颀邦和易华。国内大陆面板产业对于COF封装基板几乎全部依赖进口,其中中国台湾COF产业链针对内地市场多为单层COF基板。

根据沈洪的介绍,上达电子2018年全资收购了FLEXCEED株式会社,通过将日本子公司FLEXCEED的技术转移至江苏子公司,并在此基础上结合产学研自主研发,已具备国际领先的COF封装基板研发、设计和制造能力。将实现全流程“卷对卷”自动化生产。

投产一期采用业内最先进的制程工艺生产8μm等级的单面带COF产品。据了解,上达电子将会拥有业内最先进的单面加成法工艺、双面加成法工艺生产10微米等级的单、双面卷带COF产品。

而这家被收购的日企,则是日本目前唯一的TCP/COF生产厂家,成立于1971年,先后合并日本卡西欧,日立等企业,发展成为世界级COF工厂。沈洪表示,FLEXCEED是一家历史悠久的COF工厂,首先上达电子将会将其ZL技术拷贝转移到中国工厂内,之后面对新市场,将结合客户需求在市场上进行升级,并联合高技院校申请自己的ZL。

FLEXCEED自成立之初便以自主开发技术为其核心竞争力,所发布ZL涵盖高密度超精细线路板生产设备,生产工艺,产品设计等,全面对应最先进的线路板生产技术。当前中国线路板行业线路的线心距水平尚处于80μm级别,而FLEXCEED持有技术已可对应线心距18μm级别。

根据之前的信息可以看出,在2004年上达电子深圳有限公司成立之初,便是是国内位居前列的FPCA专业制造商。COF从整体来讲,本身就是柔性线路板中重要板块之一,因此上达电子在COF上具有得天独厚的优势。

COF的产业链包括基材(Base Material)、COF Film、COF封测(PKG)、IC设计(Design House)和终端面板(panel,SEI),其中上达电子位于COF Filim和COF封测中。在产业链上,上达电子拥有国内半导体显示面板驱动IC产业链中独一无二的上下游关系网。沈洪为记者介绍,COF封测的技术源头在于芯片设计,芯片引导了整个下游产业的技术提升和发展,上达电子也会根据整个产业链在工艺精度、设备升级、材料变更上逐渐跟进前端业务。

沈洪在投产仪式中曾表示,量产线于9月初顺利投产,预计今年10月以后后段制程产能可达750万片/月,2021年3月全制程产能可达1500万片/月,2021年年底全制程产能可达3000万片/月。

需要注意的是,上达电子的COF领域分为显示领域和非显示领域,前者专指DDI(显示驱动)IC封装,后者则代指其他领域包括LED、医疗、工业打印机等。

综上,上达电子在COF上打破了国内的空白。与此同时,也撬动了这一产业链的发展,逐步形成自己的产业规模。

从生产上看COF

COF的工艺流程复杂,需要经历冲孔(Hole Punching)、涂布(Photo resist)、曝光(Exposure)、显影(Development)、蚀刻(Etching)、化锡(Electrolesstin plating)、自动光学检测(AOI)、印刷(SR print)、分切(Slit)、电检(O/S Testing)、自动外观检查(AVI)、出货(Shipping)。

上文也有提及,上达电子实现的是全流程“卷对卷”自动化生产。一般“卷对卷”生产方式针对的是高端显示模组,与这种生产方式相对应的是“片对片”生产方式。所谓“卷对卷”就是采用卷铜箔绷直方式,保障了产品的平整度从而保证了细线路产品生产。“片对片”则相对来说更加容易在产品转移过程中影响产品品质。

江苏上达电子COF具有6个独有优势:最先进的18μm Fine Pitch减成法蚀刻技术、防漏光黑色油墨印刷技术、二次化锡技术对应的20倍高弯折性能、产品稳定良率高的累计公差技术、最精密的18μm Pitch AOI检查技术、全制程设计开发制造技术的技术优势。

图3:COF的工艺流程

COF方案中FPC主要采用PI膜,线宽线距在20μm以下,这种要求之下,FPC减成法已无法满足要求,主要以半加成法、加成法为主。通过介绍得知,上达电子通过设备改良,药液体系升级,工艺精细管控能力提升,实现8μm超精密线路工艺(即18μm线宽距),在实现线路精密化的同时,更进一步提升了COF产品的可靠性要求。