COG液晶显示模块电极腐蚀问题研究论文Word文件下载.docx
- 文档编号:1393052
- 上传时间:2023-04-30
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:126.78KB
COG液晶显示模块电极腐蚀问题研究论文Word文件下载.docx
《COG液晶显示模块电极腐蚀问题研究论文Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《COG液晶显示模块电极腐蚀问题研究论文Word文件下载.docx(9页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
4腐蚀机理及其原因分析--------------------------------------------------------------4
5液晶显示模块(COG)防腐蚀措施-------------------------------------------------------5
6总结与展望------------------------------------------------------------------------6
一、引言
C0G液晶显示模块与其它液晶显示模块相比由于体积小、重量轻、可靠性高受到广大用户的欢迎,在手机等便携式设备中占有非常重要的地位。
但是这种模块却容易出现电极腐蚀问题,一旦出现电极腐蚀则整个液晶显示模块就要报废。
最让人头痛的是液晶显示模块在刚刚生产出来时往往不会立即检测到电极腐蚀,而是用户经过一段时间存放或在加电使用情况下才出现,这样给公司造成的经济损失和名誉损失是非常大的。
通过生产过程中不断摸索实验,找到了一些解决此问题的方法措施,并通过生产流程改进和工艺参数控制提高产品的可靠性。
二、液晶显示模块(COG)的基本结构和生产流程
COG是英文”chiponglass”的缩写,即IC通过ACF(anisotropicconductivem各向异性导电膜)被直接绑定在LCD上。
COG方式可大大减小LCD模块的体积,且比TAB方式成本低,易于大批量生产,适用于手机、PDA、MP3等便携式电子产品,是当今IC与LCD的主要连接方式之一。
随着IC制造工艺的不断发展,COG技术越来越为人们所重视。
首先将说明COG在实际生产中的应用,并给出COG所需的各项参数,
1COG模块结构
COG模块如图1所示,一般由LCD、IC、ACF、
硅胶、FPC、黑色胶纸等组成。
图1COG模块
2ACF
保护胶片
ACF(各向异性导电膜)是决定COG技术能否成功的关键。
ACF的主体为粘胶,在常温下具有轻微粘性,在温度为220℃±
10℃时具有很强的粘性,能将IC与LCD玻璃连接在一起。
粘胶内掺杂有导电粒子,其直径约4~10um,受到适当压力就会变扁,甚至被压裂。
ACF由微小导电粒子(镀金树脂)与接合剂(热硬化材料)组成,是高精细电极用连接材料。
ACF以导电粒子作为电极间的连接,以接合剂固定连接,在垂直方向具有导电性,水平方向具有绝缘性。
导电粒子
ACF的工作原理如图2所示。
当导电粒子受热时,最
粘合剂
外层的塑胶被熔化掉,IC金引脚(突起)会压在金球上,
基板胶片
导电粒子又与LCD玻璃的引脚(ITO线)连在一起,形成大
约5Ω的导电通道,使电信号可以从IC传往LCD。
图2ACF原理图
ACF的保存温度为+5℃-10℃。
从制造日算起,在5℃、90%RH下保存时,有效期为7个月。
作业前将ACF由冰箱取出,核对型号、宽度、有效期无误后置于室温至少200~250分钟后方可安装。
因为ACF制品是卷盘着的,在使用时温度、张力不适当会发生卷带翻纽,存储温度不合适,会导致盘卷的ACF发生粘合剂成分沿切边外溢。
3FPC(flexibleprintedcircuit,软性印刷电路版)
由基板、粘接剂和铜箔组成。
一般FPC一端镀金,另一端镀金或锡,与LCD接触的一端一定要镀金,以保持接触良好,通过ACF实现上下导通。
4COG生产流程流程
进入COG机台上的LCD首先要进行清洗,用丙酮(或其它擦洗溶剂)擦拭LCD的ITO正面,导电面擦三次,擦试时要注意沿同一个方向擦试,不可来回擦拭。
擦拭完后放入专用的防静电周转盘中。
进入COG机台的第一工序是贴ACF,将ACF贴附于LCD的ITO面上。
ACF的贴附位置由ICBONDING的位置决定,应比IC长1.0±
0.5mm,宽0.3±
0.2mm。
第2工序是PREBOND,预压对位,将IC上的金属凸起(Bump)与LCD的ITO对位,对位精度为±
8μm。
第3工序为主压MAINBOND,在加热加压的情况下,使ACF中的导电粒子受压变扁,甚至压裂,要确保每一ITO镀层至少有5~6颗以上的粒子,粒子的直径约5~20μm。
最后再经过第4工序把FPC压至LCD一端,就成了COG模块。
三、腐蚀现象的产生和统计分析
腐蚀,即材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。
在液晶显示屏中构成电极的成分是氧化铟和氧化锡,其腐蚀现象表现为固态的氧化铟和氧化锡变成离子态成为溶液态的,因此由于溶液态的电阻过大造成这根电极所连图形显示浅或不显示,也可能造成与相邻电极短路使自身和相邻的图形都显示浅或不显示。
经过对已经发生腐蚀的产品的统计分析,发现如下规律:
1)COM电极腐蚀占8O%左右,SEG电极腐蚀只占2O%左右;
2)有的腐蚀部位有明显的污染物痕迹,但是有的没有;
主要分三种部位腐蚀:
COG电极表面腐蚀、ACF下腐蚀、夹缝电极腐蚀夹缝腐蚀
3)在侧面边框外露出两根电极的容易发生电极腐蚀现象。
针对可能发生电腐蚀的原因。
在现有的工艺生产流程下(SVM12032CSBND-1),制定了下列的试验方案:
实验1加速环境应力的试验方法及试验条件
试验项目试验方法试验条件
恒定湿热工作GB/T2423.3试验a的试验温度(55±
5)℃,相对湿度(95±
2)%,96H
恒定湿热工作GB/T2423.3试验b的试验温度(60±
5)℃,相对湿度(90±
实验2模拟污染及经清洗的试验样品分别以上述试验条件测试
编号试验样品制作流程试验前
A挑选生产线上先贴片尘埃粒子较少且清洗的LCD屏粘贴IC电检OK,镜检不太脏
B挑选生产线上尘埃粒子较多、不清洗并且受手指印等污染物污染的LCD屏粘贴IC电检OK镜检脏
C经DI水加超声波清洗后的未贴片LCD屏粘贴IC电检、镜检均OK
(注:
所有样品金球压合OK)
编号
试验方法
数量
试验后
A
a
20
试验后第23H开始出现缺划
b
试验后第73H开始出现缺划
B
试验后第8H开始出现缺显示、显示模糊、大电流等现象
试验后第12H开始出现缺显示、显示模糊、大电流等现象
C
经96H试验后显示正常
经检查发现,试样A(图3)IC键合前的LCD屏,虽然在液晶灌晶后,玻璃经过水系清洗,但由于生产周期、停留时间等问题.造成后工程的生产、产品搬运、等过程会使产品受到不同程度的污染,污染物有尘埃粒子、油污、纤维丝、纸屑、水迹,甚至手指印等,因此键合时,虽然使用溶剂清洗,这些物质仍有可能会存在于IC与IT0引脚区.成为电极腐蚀的诱发因子,导致上述的产品失效
试样B(图4/5)由于受手指印的污染,IT0电极在粘贴前已经受到有机及无机离子的污染,失效情况最严重,不良操作习惯是该类型污染物的一个根源
试样C在试验后并没有出现失效的情况,说明DI水及超声波清洗是有效的,水系清洗工艺是能满足需要。
这样,问题就出在清洗的时间点上,对于清洗的时间点问题,就是必须在IC键合前,将LCD屏再次进行有效的清洗,并控制在最短的时间内进行IC键合工序。
图3图4图5
通过不同环境试验方法,事实上COG产品在做高温高湿可靠性试验时,湿度应力对ITO腐蚀的加速作用要更大,这是由于ITO电极主要是通过电化学腐蚀而造成失效,所以水(湿度)渗入溶解杂质形成电解液起了很大的作用。
也就是在试验时,很多时候55℃×
95RH的条件比60℃×
90RH的条件对腐蚀的加速作用更明显的原因。
四、腐蚀机理及其原因分析
采用高温高湿加电的方法验证LCM的耐腐蚀性能,具体条件为60℃/90RH/96h。
实验做完后检测是否出现显示缺划或变浅现象,同时用显微镜检查电极有没有被腐蚀。
经过实验及以往的生产经验,在电极处特别是夹缝内的电极经常发生电极腐蚀。
其腐蚀原理一般为电化学腐蚀,所谓电化学腐蚀一般是指当金属表面与介质,如潮湿空气、电解质溶液发生电化学作用有电流产生的称为电化学腐蚀,LCD的ITO电扳为氧化铟锡化台物,由于铟和锡两种物质的电负性的差异,若在LCD夹缝内残留水汽,这些水汽又融解一定的物质,如尘埃、污渍、有机、无机离子等,就会形成电解质溶液。
这些在IT0不同部位上的品格结构中都有差别,会形成许多局部电池(又称微电池),使IT0膜面受到腐蚀,在通电试验的情况下,这种腐蚀的速度会成倍地加快,因此,在电极腐蚀的过程中,尘埃、污渍、有机或无机离子是主要的诱发,因此进行理论分析我们得出以下结论:
污染物、潮湿的环境、电极走线间的电压差是造成电极腐蚀的三大因素。
污染物吸潮后可与两性物质ITO电极发生反应,在两根电极之间有电压差的情况下反应被大大加速。
污染物对腐蚀的影响来源于三个方面:
污染物本身有腐蚀性提高了腐蚀环境的电导或酸度;
污染物本身无腐蚀但能吸附腐蚀物;
污染物沉积在ITO表面形成缝隙而凝水。
在加热或加电的情况下加快了电化学反应的速度从而加快了电极腐蚀的速度。
五、液晶显示模块(COG)防腐蚀措施
按照腐蚀的一般理论,腐蚀的控制方法主要有:
根据使用环境正确选用材料;
对产品进行合理的结构设计和工艺设计;
采用改善腐蚀环境的措施;
电化学保护;
在基材上加保护层。
几种方法可以单独使用,也可以综合应用几种,这样的效果要好于使用一种控制措施。
因为ITO材料无法更换,电化学保护也无法实施,因此主要在其它方面进行控制改进。
1根据以上试验和分析结果,首先需要改进原有的COG作业流程,在IC键合前,对LCD屏进行严格、彻底的清洗和清洗过程控制,旧COG作业流程(图6),新作业流程(图7)
图6旧COG作业流程
LCDLCD清洗LCD贴片LCD邦IC压FPC封胶
图7新COG作业流程
LCDLCD清洗LCD邦IC压FPC封胶LCD贴片
2在光刻工序一般都用盐酸和硝酸溶液进行图形刻蚀,由于盐酸中的氯离子有极强的活性,而氯离子不容易清洗掉,因此在以后的工序尤其在涂PI前要加强清洗,保证将氯离子基本清除。
3在缝隙处容易发生腐蚀,称为缝隙腐蚀。
发生缝隙腐蚀的条件为缝隙宽度0.025mm~0.1mm,足以使介质滞留其中引起腐蚀,任何介质(酸碱盐)均可发生缝隙腐蚀。
COG液晶显示模块的外电极间隙一般在0.03-0.05mm之间,因此在版图设计时外露的电极走线应该妥善排流,尽量走成钝角圆弧,避免死角,这样在进行贴偏光片前的插栏清洗时污染物会随着液流流到清洗液中。
4如果电极之间存在电压差那么腐蚀就会由于电压作用而大大加剧。
液晶显示器中COM电极是逐行扫描的,而SEG电极只有在需要显示时才加选择电压,同样的走线阻值的差别COM电极的影响要大于SEG电极。
因此在版图设计时要考虑尽量使COM电极间阻值一致。
5影响腐蚀的一个重要因素是水分即湿度,如果电极表面非常干燥,那么ITO电极就不容易变质。
所以生产车间要严格监控和控制湿度。
在由屏加工到模块的关键工序必要时要增加烘干工艺。
6涂覆TOP层(图8)对外电极进行保护是一项有效的措施,对于以后
的产品可靠性提高大有好处,但是必须注意的是涂覆前一定
要保证电极表面干燥,否则潮气被封在膜的下面会形成高温
高压环境,反而会加快腐蚀的速度。
图8
7在LCD和LCM的生产环境中虽然有净化设备,但是污染物是不可避免的。
因此在大力控制污染的同时也要加强清洁工作。
六、总结
总之,预防电极腐蚀工作要根据这些基本的理论,从实际出发,从各个细节处狠抓落实,那么一定能够取得很好的效果。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- COG 液晶显示 模块 电极 腐蚀 问题 研究 论文