展商资讯 | 智能手机封装工艺的演变

来源:世展网 分类:品牌展行业资讯 2022-05-31 08:19 阅读:15106
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从智能手机流行开始,手机就不再是一个简单的通讯工具了。我们的生活被装进手机里。


手机赋予了人们新的生活方式


手机最早是作为即时通讯工具和移动电话面世的。手机的基本功能就是保证人们在不断移动和变化的环境中和他人保持联系。随着智能手机的出现,手机赋予了人们新的生活方式。手机可以实现人们多种生活需求:娱乐、购物、社交、出行等等。

有研究者曾把手机比成是人体的一个器官:“它长在人们的手上,就如同手是长在人们的身体上面一样。人们丢失了手机,就像身体失去了一个重要的器官,就像一台机器失去了一个重要的配件一样。”这足以说明手机在现代人们生活中的重要性。
我们的生活被装进手机里,那么这些功能强大的手机是怎样被装起来的呢?


手机屏幕连接着网络世界


手机屏幕连接着网络世界,我们活在社交媒体之中。数字时代使这种生活成为常态。

然而手机屏幕从来不只是一块屏幕,都是LCD/OLED /排线插板、以及各种IC元器件的组合。而屏幕的封装工艺,简单来说就是一种解决屏幕下排线放置方式的工艺技术。屏幕封装主要有三种:COG、COF和COP。

目前手机显示主要采用COG技术进行驱动芯片的封装。18:9显示屏仍然可以采用COG工艺,但是未来几年随着全面屏从18:9向19:9甚至20:9演进,COG将越发力不从心。而采用COF的全面屏,其下端边框可能缩小至3.6mm的距离甚至更小,因此COF将满足更高屏占比的需求。
 

对于全面屏而言,最佳的方式是基于COF工艺(即触控IC固定于FPC软板上), 相比于COG可以进一步提升显示面积。根据台湾工研院的研究数据,尽管采用COF的1:6 MUX TDDI方案比采用COG的1:3 MUX TDDI的成本上升6.5-9.5美元, 但是下边框尺寸极限可以由3.4-3.5mm缩减至2.3-2.5mm。


其次,在芯片封装方面,目前 COF 产能主要集中在中大尺寸,COG 集中在中小尺寸。要做全面屏模组厂需要重新投资中小尺寸的 COF bonding,产能缺口较大。同时,COF 封装需要超细 FPC 和高要 求的 bonding 工艺,成本也比 COG 要高。


根据日本厂商目前可以做到的极限,使用COF下边框可以做到 2.5mm 以内,不过成本要比 COG 高出 9 美金左右,采用异形切割、调整背光模组之后成本将会更高。其实,COG 经过优化下边框也能做窄,面对产能的限制、高昂的成本,手机品牌厂商真愿意为几毫米左右的窄边框优势选择COF、进行异形切割设备投资、调整背光模组么?国产厂商今年更多的是采取一种折中方案,使用 COG 封装,将下边框做到 9mm 以下,最主要的是在整机尺寸不变的情况 下将之前的 5.2/5.5 寸屏升级为 5.7/6 寸,推出“低配版”全面屏。而苹果等高端品牌机型的屏幕变革将进行的更加彻底一些,采用 COF 封装、增加异形切割工序等,努力将下边框收窄至 5mm 以下,这也是全面屏技术的长期选择。


手机屏幕封装:COF相比COG是更优的解决方案


COF相比COG是更优的解决方案。


COF可以缩小下边框的长度,符合全面屏发展趋势。COF全称为Chip On FPC 或Chip On Film,中文为柔性基板上的芯片技术,与COG不同之处为,COF将芯片直接封装到FPC上,由于FPC可以自由弯曲,因此可以将其折到玻璃背面,从而实现缩小下边框的目的。与COG相比,其可以缩小边框大约1.5mm。


具体工艺上,COF分单层COF和双层COF。从整个生产上考量,单层COF和双层COF两者均有其优点和缺点。简单来看,单层COF好处是价格便宜,一般比双层便宜5倍,但缺点是需要极高的精准设备,一般机台无法达到COF的要求。双层COF好处是可以达到更高的解析度,其缺点是需要打两层COF,成本高昂,需要更多的 Bonding设备。


COF方案所用的FPC主要采用聚酰亚胺(PI膜)混合物材料,厚度仅为50-100um,线宽线距在20um以下,所以在FPC生产过程中要采用半加成,或者加成法工艺。

COF封装则是采用自动化的卷对卷设备生产。由于COF卷对卷生产过程中需要加热,而PI膜的热膨胀系数为16um/m/C, 相比芯片的2.49 um/m/C而言,较为不稳定,所以对设备精度要求很高。

总体来说,随着手机显示屏分辨率需求的不断提升,在有限的显示区域内,COF封装技术面临着凸点节距变小、密度变高等技术难点与问题。但随着柔性OLED技术的日趋成熟,未来的手机外观设计与物理形态势必还会发生更多的创新与变革。此趋势使得COF(Chip-on-Film)将逐渐成为手机显示屏驱动芯片的主流封装方式。


先进封装成为提升芯片性能重要途径


而为什么智能手机能承载着越来越多的功能,问题的答案在芯片。

当你创造了这一小块神奇的硅片之后,然后把它用某种方法封装起来,同时引出管脚,一颗芯片就诞生了。然后随着摩尔定律的延伸,工程师们意识到,他们可以利用对芯片的所有部分,包括封装在内进行优化和创新,来制造出更好更强大的产品。

过往要将芯片整合在一起,大多使用系统单封装(SiP)技术,像是PiP封装、PoP封装等。然而,随着智能手机发展,不仅需要更高的性能,还要保持小体积、低功耗,在这样的情况下,必须想办法将更多的芯片堆积起来使体积再缩小,因此,目前封装技术除了原有的SiP 之外,也纷纷朝向立体封装技术发展。


因为应用市场更加多元,每项产品的成本、性能和目标族群都不同,因此所需的异构整合技术也不尽相同,市场分众化趋势逐渐浮现。为此,IC 代工、制造及半导体设备业者纷纷投入异构整合发展,2.5D、3D 封装、Chiplets等现今热门的先进封装技术,如雨后春笋般浮现。

异构计算不仅是专业化要做的事,而且是我们如何将所有这些专业化的碎片放在一起的事。先进的封装是使这一切发挥作用的关键推动因素。


先进封装:未来


过去没有一家封装公司被认为像传统的前端制造工艺那样重要。封装供应链通常被认为是"后端",并被视为成本中心。但现在,随着前端难以更好地缩小芯片尺寸,一个全新的关注领域已经出现,这就是对先进封装的重视。


但正如iPod,始于Mp3,终于iPhone!


5月10日,苹果发布公告,宣布将停产 iPod touch。在00年代初,那个百花齐放的年代,03、04年是MP3的黄金元年。随着智能手机的发展,越来越多手机集成Hi-Fi芯片,在音质上的提升也越来越明显,足以满足大部分人对音质的需求,最终MP3播放器成为了一代人的回忆。iPod也将是如此。


而先进封装又将终结哪一个时代,迎来什么样的新时代,让我们一起期待!


————

声明:本文部分内容参考出处有:

1.「解析全面屏COG和COF芯片封装技术」,来源:上达电子

2.「Semiconductor Packaging History and Primer」,作者:Doug O'Laughlin

3.「芯片产业的未来:先进封装成为延续摩尔定律的关键技术之一」,来源:个人图书馆

如有侵权等行为,可联系我方删除。


来源 | 转载自腾盛精密

SiP China 2022
第六届中国系统级封装大会预告

随着疫情逐渐好转和防控常态化,全国会展业即将迎来强势复苏。2022年第六届中国系统级封装大会(SiP China)深圳站和上海站,即将汇聚国内外众多来自系统、IC设计、EDA、OSAT、设备材料等SiP产业链上下游厂商共同展示和商讨SiP技术创新、市场趋势、前沿应用案例和解决方案。


SiP China深圳站大会热门议题:

  • SiP组装与测试

  • SiP异构集成

  • 先进的SiP材料和互连技术

  • SiP测试和设计解决方案

  • SiP基板技术进展

  • SiP组装设备


大会同期现场,ELEXCON电子展还将打造SiP与先进封测专馆/华南半导体制造与封测专馆,汇聚国内外行业龙头展示OSAT封测服务、3D IC设计/EDA/IP工具、半导体设备与先进工艺、半导体材料应用、晶圆级SiP先进产线展示、Mini-LED封装技术等技术新品及方案。


2021-2022部分参与单位:



2021部分与会听众:


华为、海思、中芯国际、英特尔、三星半导体、vivo、OPPO、小米、京东方、中兴通讯、意法、安森美、矽电半导体、立讯精密、比亚迪、紫光展锐、长虹、西门子、联想控股、德赛西威、长城开发、沃特沃德、气派科技、中国电科集团公司第四十三研究所、爱立信、华润赛美科、天水华天科技、光弘科技、蓝思、胜宏科技、TCL通力、烽火通信、紫光同创、鹏鼎控股、天芯互联、甬矽电子、长安汽车、龙旗科技、南京电子设备研究所、晶方半导体、安世半导体、超威半导体中国、华宇电子、上海电子工程设计研究院、复旦微、伟创力、翔腾微电子、紫光国芯、深科汽车、中科院微电子所、中科院上海微系统所等。


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火热召集中

联系主办方 (86)755-88311535


ELEXCON 2022













“从智能设计到先进封测,迈向更智能的世界!”2022年9月14日至16日,ELEXCON深圳国际电子展将在深圳国际会展中心(宝安)继续扬帆起航!全力打造四大主题展馆“半导体元件国际馆/5G技术/车规级半导体元件专馆” “电源与储能技术专馆”“嵌入式与AIoT技术专馆”“SiP与先进封测专馆/华南半导体制造与封测专馆”,汇集全球优质品牌厂商展示前沿技术新品和解决方案,现场展开数十场热门主题论坛峰会。

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