Hygrothermal Stresses and Defotrmations of COG Packages with Non-Conductive Paste in TFT-LCD Applications

從薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)被應用到中、小尺寸平面顯示器，例如：筆記型電腦、個人電腦螢幕，數位相機及個人數位助理(PDA)等資訊、消費性電子產品，目前廣受大眾歡迎。而原本擁有廣大市場的陰極射線管之電視，亦可能被液晶電視所取代。若TFT-LCD 能達到高解析度、高畫質、高效能、且低製造成本之要求，將使該產品的市場接受度大幅增加。在TFT-LCD 中其驅動IC 是否細間距化且降低封裝成本，將掌控著該產品是否能在高競爭的市場上成為要角的主要關鍵。玻璃覆晶接合（Chip onGlass）封裝技術，在細間距化的潛力、降低封裝成本的特色上，則優於目前廣泛應用於TFT-LCD 產業的捲帶自動接合（Tape Automated Bonding）及軟膜覆晶接合（Chip onFlex）等封裝技術。然而，應用於TFT-LCD 之COG 封裝技術上，尚有許多問題，例如不易重工、細間距化接合、低晶片應力及狹額緣等亟待解決。此外，當驅動IC 與TFT-LCD的玻璃基板接合時，亦會發生Mura 效應-即在液晶面板及玻璃基板間發生接合空隙變大或脫層的問題，此問題亦待解決。在現有COG 技術中除了使用異向性導電膜(ACF)之外，因成本因素的考量，使用非導電性薄膜或膏狀黏膠(NCF or NCP)取代ACF 亦是可能發展之趨勢。故本研究主題針對使用NCP 之COG 技術應用於TFT-LCD 所發生的熱、濕、殘留應力與變形問題，利用實驗、理論與數值等方法做研究分析，提出各種解決手段，以防止Mura 效應、內部脫層與凸塊接點電阻增加之發生。在實驗方法上，本研究的COG 技術是採用金凸塊且具30μm 細間距化製程之晶片，配合各種非導電性膏狀黏膠(NCP)所製成的試片，利用全域性、高感度、高精度的杜曼-格林干涉儀，分別量測經過各種製程後以及熱濕負載後的COG 試片之翹曲變形。並利用電錶量測COG 之凸塊接點經過製程後及熱濕負載中之電阻變化。以及利用光學顯微鏡觀察經過製程後及熱濕負載後NCP 之脫層情形。再者，利用雙層版理論與實驗，配合DMA 與TMA 之量測NCP受溫度與濕度變化時之機械性質與其膨脹係數，藉以量化NCP 之固化收縮與熱/濕應變，並探討發生潛變之可能性。最後，利用有限元素法建立具物理內涵的30μm 金凸塊間距之COG 結構模型，分別就製程後及受溫度與濕度加載下的變形與應力情形進行分析，並將其結果與Suhir 理論以及實驗作驗證比較，以確立其正確性並瞭解其力學行為，並作參數分析，以便輔助該COG 製程及設計，以防止Mura 效應、內部脫層與凸塊接點電阻增加，進而增加該構裝製程的可靠性。

Project ID:PB9508-3992
External Project ID:NSC95-2221-E182-015