屏幕封装技术的“三分天下”,都具有着怎样的特点？

在选择智能手机、PC显示器和智能电视，你优选的条件有哪些？刷新率更快、屏幕更柔性、屏占比更高……屏幕就像一张随时要拿来看的照片，不断被“美颜”。实际上，伴随着芯片技术和软件的发展，只有感官上更好地被看到，才能不辜负这一切的努力。

144Hz、240Hz逐渐步入了主流市场，显示开启了新一轮的高刷新率之战。事实上，除了这项参数，越来越多的极客对于屏占比的需求愈来愈高。

在追求屏占比的过程之中，屏幕“从硬逐渐偏软”，赋予了屏幕更大的折叠、弯曲空间，也为全面屏的道路铺上了一条罗马大道。但在这背后，屏幕封装工艺却如同一只“魔棒”，拥有使手机额头和下巴收紧、屏幕边框变窄的神奇功效。

上达电子江苏邳州COF项目于9月11日正式投产，而COF封装（卷带式薄膜覆晶）技术长期以来一直被日韩等企业掌握，对于国内来说是一处短板。通过本次投产，填补了国内本土的一处空白，也会为显示行业带来成本上的普惠。

对于大部分工程师来说，或许对这项封装技术并不太熟悉，以下便从技术、优势、生产上讲述COF封装的故事。

屏幕封装技术的“三分天下”

需要引起注意的是，无论是LCD还是OLED屏幕，从来都不只是单纯的一块屏幕。为了让屏幕“点亮”，需要将屏幕连接显示驱动IC、FPC排线。驱动IC主要是控制液晶层电压从而控制每个像素亮度，FPC是充当显示模组和主板的连接载体。

目前主流的屏幕的封装工艺主要有三种，分别为COG、COF、COP。具体来说，有以下特点：

图1：三种封装技术对比

1、COG（Chip On Glass）：这是最传统的封装方法之一，技术门槛低、成本低，是屏幕最常用技术。从英文上也可以看出，这种方式的封装是将IC芯片、FPC排线放置在屏幕的背板玻璃上。但由于IC芯片就在LCD的正下方，挤压了相当大部分的屏幕空间，因此不可避免地产生了“下巴”。

2、COF（Chip On Film）：实质上来说，相当于COG的升级版，也是现在屏幕转型的关键。主要原理是将显示驱动IC芯片置入柔性的FPC排线中，再利用FPC本身的特性翻折至屏幕下方。具体来说，透过热压合，IC芯片的金凸快（Gold Bump）和软性基板电路上的内引脚（Inner Lead）将进行结合（bonding）。由于IC芯片所占用的空间被释放，所以一般来说至少能够减少1．5毫米的下边框宽度。

3、COP（Chip On Pi）：属于边框减少最多的工艺，但需要强调的是这种工艺的前提是应用柔性的OLED屏幕，利用柔性OLED本身的弯曲特性将排线和IC全部弯折至屏幕下方。当然OLED也是分为硬性屏幕和柔性屏幕两种，使用这种技术必须使用COP封装技术+柔性OLED的组合。但本身这项技术仍然还有成本较高、良品率低的缺点。

图2：通过排线和IC减少下巴长度

纵观整个屏幕封装市场，显示屏逐渐从18:9转向19:9和20:9演进，显然更窄的COF和COP更适应未来的窄边框的高占屏比需求。

从市场方面来讲，COG封装技术主要集中在中小型尺寸，COF封装技术主要集中在中大型尺寸，COP封装技术受制于柔性OLED并且也主要集中在中小型尺寸。

为什么江苏上达选择的是COF封装？江苏上达电子总经理沈洪在接受记者采访时表示，屏幕正在由LCD转向OLED，但不论哪一种屏幕都需要COF封装技术。COF封装的优势领域在大尺寸面板，虽然面板一直在革命性发展，但点亮屏幕仍然依托显示驱动IC。反观占比更小的COP封装技术事实上已经超出线路板领域，换言之即将显示驱动IC固定在屏幕上，而不是线路板。

他表示，除了大家都比较关注的手机，COF封装技术90%的出货量和销售市场都集中在大尺寸面板，手机面板占据了上达电子的10%。大尺寸面板在未来拥有8K大尺寸电视、5G和AIoT万互联、汽车屏幕等，智能化时代下人机交互单元都有可能会被赋予大尺寸的屏幕，因此COF封装的未来应用是广阔的。

替代COG封装是行业追求更好显示效果的必经之路，而COP封装则依赖面板类型，主要还是适用中小尺寸面板上，在成本和良率上也仍然拥有一定的发展空间。因此大力发展较为成熟的COF封装技术，正是时下AIoT时代爆发的好选择。

COF封装几乎占据LTPS-LCD市场，另外从数据上来看，COF的智能型手机渗透率2018年为16．5%，2019年则达到35%。

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专利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专利。

FLEXCEED自成立之初便以自主开发技术为其核心竞争力，所发布专利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。

图4：上达电子的超精密细线路技术

值得一提的是，驱动IC在4K、8K的高清显示之下，高速驱动下的功率提升导致驱动IC工作温度上升，散热成为必须解决的问题。达电子开发厚铜（12μm）精细线路技术，与普通的产品相比，其截面积增加50%，有效提升了驱动IC工作时的散热能力。

图5：上达电子的厚铜技术

电子产品在复杂环境下的应用中，可靠性提升成为永恒话题。对产品而言，可靠性越高越好，产品的可靠性越高，其可以无故障工作的时间就越长。

平板显示器在使用中，大多数人会选择使用玻璃清洁剂进行除尘除渍，清洗剂渗入COF会造成油墨腐蚀导致显示功能不良，因此需提高耐化学性。上达电子则应用了新型SR材料提升COF产品的耐化学性。

图6：耐化学性的提升

另一方面，为使边框更窄、产品更轻薄，要求COF折叠至接近死折的状态，因此需要提高耐弯折性。上达电子使用的新型化锡技术，弯折区域SR下闪镀锡厚非常薄，其弯折性能接近无锡状态下的纯铜结构，以此获得高耐弯折性。

图7：耐弯折性的提升

通过介绍得知，产线设备利用大数据互连，智能化程度高，可实现核心工艺参数智能调节，产品品质实时在线监测，是产品技术水平先进性与品质可靠性的核心支撑。

通过布局国产化的COF Film和COF封测，产业空白被填补，COF本身的成本问题将得到一定解决。而通过产业的不断研发和升级，这一产业链配套产品也将逐渐转向自研。

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