IC/COF 软膜上料结构设计

白 杨，杨 静

（中电科风华信息装备股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

随着液晶显示屏行业的蓬勃发展，COG 和COF封装技术已经广泛应用于各种显示设备中。目前手机屏主要采用COG 技术进行驱动芯片的封装。近几年随着手机屏的占比从18∶9 向19∶9 甚至20∶9演进，采用COG 技术进行生产的难度也不断增加，而如果采用COF 技术，其下端边框可能缩小3.6 mm的距离，能更轻松地达到高屏占比的要求[1]。

1 COG/COF 封装技术介绍

目前智能手机的屏幕封装技术主要分为COG和COF 两种，其结构示意图如图1 所示。

图1 COG 封装与COF 封装对比

COG 封装（Chip On Glass）是一种传统的LCD模组常用的结构设计方式，一般是将COG+FOG 配套使用，分别将IC 和FPC 排线通过各项异性导电胶（ACF）邦定在玻璃TFT 单层区上，TFT 下边框需要留出IC 和FPC 的邦定区域，浪费了较大的屏幕空间。

COF 封装（Chip On Flex/Chip On Film）与传统的COG 技术相似，是将IC 芯片直接封装到挠性印制板上（本文统一称为COF 软膜），然后将COF 软膜通过ACF 邦定在TFT 单层区上。同样大小的面板，COF 封装没有IC 占据面板一部分区域，就可以比COG 封装做到更大的显示区域[2]。

COF 作为一种新兴的IC 封装技术，其工艺制程和传统COG 制程中FPC 及IC 邦定技术兼容，模组厂在投资新的邦定线体时，会要求设备能够同时满足COG 和COF 邦定工艺的生产。

2 COG/COF 邦定设备介绍

为了满足上述需求，本文设计了一种能够兼容COG 和COF 邦定的设备，COG/COF 产品邦定流程相似，具体介绍如下：首先在ACF 工位，将LCD 进行视觉定位，贴附ACF；在预压工位，预压头吸附IC/COF 软膜，通过视觉系统定位与LCD 进行假压，使之暂时贴附在一起；最后在主压工位，在一定的温度、压力下，压接固定的时间，使得LCD 与IC/COF之间建立稳定的机械和电气连接。

2.1 设计指标

本设备需满足以下指标：

1）兼容IC 邦定及COF 软膜邦定的功能。

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

3）COF 软膜由Tray 盘装载，Tray 盘尺寸330mm×250 mm；Tray 盘放置高度100 mm。

2.2 IC/COF 软膜上料流程

设备需要兼容COG 和COF 邦定两种模式，而这两种作业方式的主要差异在于IC 上料与COF 软膜上料。主要针对设备中IC/COF 软膜上料结构进行介绍，上料各组件的布局如下页图2 所示，主要分为IC料盒/COF-Tray 盘搬运托盘部分、IC/COF 软膜机械手搬运部分、定位图像部分。

图2 IC/COF 软膜上料组件布局

进行COG 作业时，选择工作的部件是IC 料盒搬运托盘组件、IC 搬运机械手、IC 翻转机械手（根据产品选择是否启用）、定位镜头；进行COF 作业时，选择工作的部件是COF-满Tray 上料机械手、COF-空Tray 下料机械手、COF-Tray 盘搬运托盘组件、COF 软膜搬运机械手、定位镜头。

两种作业方式共同的工作流程如下：载台能带动IC 料盒/COF-Tray 实现X 向的移动，搬运机械手可以实现X、Y、Z、Q 四轴运动，从载台上抓取IC/COF 软膜，经过图像定位后放置到预压后载台上，最后通过预压后载台将IC/COF 软膜交接给预压头，完成上料。

两种作业方式不同之处如下：

1）IC 来料有两种方式，一种是引脚朝下，直接由搬运机械手放置在预压后载台上；另一种是引脚朝上，需要将引脚翻转朝下后再上料，这时候需要搬运机械手将IC 转交给翻转机械手，翻转机械手能实现Z 向和围绕X 轴旋转的运动，经过翻转再转交预压后载台，完成上料。当旋转机械手不工作时，需要将Z 轴走到最低处，藏在预压后载台下方，避免搬运机械手在下料时与之干涉。

2）在进行人工更换物料时，COG 作业需要人工在线下将IC 料盒放置在备用的IC 托盘内并用压片压紧，然后从设备内IC 料盒载台上将IC 托盘拆下，更换为装载好物料的备用托盘。COF 作业时，人工将一摞（高度低于100 mm）装满COF 软膜的Tray 盘放在COF-满Tray 上料区，COF-满Tray 搬运机械手Z 向运动由伺服电机加模组的方式实现，Y 向由长行程气缸驱动走固定位置，吸取Tray 盘后放置在COF-Tray 载台上，COF 软膜上料完成后，空Tray 盘流向空Tray 下料区，当空Tray 达到一定高度时，设备发出警报，提醒操作人员取走空Tray 盘。

3）在进行图像定位时，这里采用下镜头结构，IC/COF 搬运机械手吸附产品运行至拍照位，相机从下向上拍照。由于IC 的不透光特性，采用外部同轴光从下往上打光，反射投影；在进行COF 软膜拍照时，由于COF 的薄膜特性，选择上光源，从上向下打光，投射投影。

2.3 切换工作模式时零部件的更换

由于IC 和COF 软膜在外形、材质等方面存在较大的差异，两者来料方式也各不相同，针对各自的特点，设计不同吸头和托盘的装载结构。IC 重量轻、体积小、表面平整但易划伤，而且脆弱易折断；COF软膜柔软、易变形、重量轻，所以IC 吸头采用防静电PEEK 材料，接触面平整避免损伤IC，最小的IC 宽度为0.7 mm，吸附孔不大于最小的IC 尺寸，这里真空孔开孔直径为0.5 mm，吸附面大小为6 mm×1 mm，如果IC 尺寸变大，可以相应地更换大一号的吸头；COF 软膜吸附采用防静电硅橡胶吸嘴。如图3所示，两种方式上料的零件采用相同的接口，都可以对接安装基座。

图3 吸头部件切换

IC 料盒是通过压片将料盒固定在IC 托盘上；装载COF 软膜的Tray 盘是通过自身的定位柱卡在COF-Tray 托盘的圆锥面上实现定位，并通过真空吸附，避免Tray 盘与载台在工作过程中产生相对位移。如图4 所示，两种托盘都可以对接在载台上，IC托盘根据定位销卡两边固定位置。

图4 载台部件切换

综上，当进行工作模式切换时，首先需要进行相应零部件的更换；其次将设备回归原点位置，在操作屏中选择相应的工作组件，从而对应不同的工作模式；最后，根据需要生产的产品信息进行相应位置调节。设备能够满足两种形式的产品生产，满足设计要求。

3 结语

COF 和COG 两种邦定技术是液晶显示屏生产过程中的一个重要的环节。由于这两种邦定工艺高度相似，结合模组厂新建产线的需求，使得能够同时满足COG/COF 邦定工艺的设备成为一种新的方向。这种兼容性设计，能够提升设备适用性、降低模组厂的采购成本，而上料机构正是这种兼容性设备的重要组成部分。因此，研究一种COF软膜Tray 盘来料和IC 盒装来料情况下的上料方式，以及对COF 软膜卷带来料进行冲切上料和IC盒装来料进行兼容上料的设计，可为产线的自动化提供新的技术支持。