大尺寸TFT-LCD TV模组工艺COF IC烧毁不良分析及改善
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在大尺寸LCD TV 产品生产过程中,频繁出现COF IC 烧毁情况,影响模组良率及产品品质。
本文针对大尺寸产品因COF IC 烧毁原因引起画面显示异常情况进行机理分析并针对性改善,为实际生产提供指导意义。
前言:薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD )为目前的主流平板显示器(TFT-LCD 光致发绿不良改善、机理分析及研究:液晶与显示,2019),在电视应用中取代CRT 成为主流技术(大尺寸TFT-LCD 电视的彩色和图像增强:现代显示,2006)。
随着合肥10.5代线顺利投产,65/75大尺寸薄膜晶体管液晶显示彩色电视(TFT-LC TV )已进入大规模量产。
相比其它行业,液晶显示行业具有一次性投资成本大(京东方投资460亿建第二条10.5代TFT-LCD 生产线:金融世界,2017)、量产初期良率低等特点。
为快速实现盈利,良率的有效提升及稳定显得尤为重要(双侧GOA 驱动TFT-LCD 的常见线不良研究:电子世界,2018)。
TFT-LCD 生产分为Array 、CF 、Cell 、模组4大工艺(TFT_LCD 工艺中Gap 性不良的分析与改善:电子世界,2017),在大尺寸TV 模组生产过程中,频繁出现COF IC 烧毁情况,造成良率损失,影响产品品质,增加客诉风险。
但关于大尺寸TV 产品生产过程中出现的COF IC 烧毁不良的分析鲜有报道,因此,本文通过对COF IC 烧毁引起的画面显示异常情况进行分析并提出有效改善措施,为实际生产提供指导意义。
1 COF结构及工艺特点
COF ,即Chip On Film ,将驱动IC 固定于柔性电路板的晶粒软膜构装技术。
结构示意图如图1所示。
COF 结构类似于单层板的FPC ,为一层Base film 的PI 再加上1层Copper ,目前COF
Film 大多为2-Layer 型式,Film 与Panel 、PCB 及IC 各部分组件Bonding 位于同一层面上。
在Module 生产过程中,COF/PCB/和Panel 间,通过TCP Bonding/PCB Bonding 工艺,借助ACF (各向异性导电胶)的化学粘接导通进行电路传输(各向异性导电膜的组成及技术要求:电子世界,2016)。
电流/信号输入依次经过T-Con 板、PCB CN Lead 、PCB 内部过孔走线、COF Lead 输入、IC 、COF Lead 输出,最终源驱动器将信号控制电路送来的RGB 信号(TFT 液晶显示原理:科技资讯,2008)的各6个比特显示数据以及时钟信号,定时顺序锁存并续进内部,然后此显示数据以6比特DA 变换器转换成模拟信号,再由输出电路变换成阻抗,供给液晶屏的数据线。
其中如果IC 在电流/信号传输过程中受到Damage ,信号输出异
常,即会出现画面异常情况。
(1.输出信号测试 2.Cutting Line 3.阻焊层 4.内部lead 5.输送孔 6.外部输入 lead 7.校准孔 8.产品名称 9.OLB 对准标识
10.外部输出 lead 11.Driver IC)
图1 COF结构示意图
2 COF IC烧毁不良分析
2.1 COF IC烧毁不良失效原因分析
在Module 生产工艺过程中,出现了如下画面显示异常
情况,X6对应位置出现竖向紫色Block ,不良现象如图2所示。
针对这种不良,分析步骤主要如下:
(1)外观检查:检查COF/PCB 外观有无异常,外观未见划伤。
用手触碰COF X6、(X6为从左往右数第6个COF ),IC 位置发烫明显,部分对应位置可见灼伤气泡,
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起短路,也会造成COF IC 烧毁,引发Panel
画面显示异常情况。
图3 COF IC烧毁示意图
图4 PCB Con Pin Map
根据不良发生机理,推测人员带电斜插拔线材也会导致
AVDD/
图5 FFC增加气枪变更
表面温度测量为102.5℃,其余COF 为54℃,确定X6驱动IC 温
度异常。
图2 画面显示异常示意图
(2)电学测试:运用万用表测量对应PCBA 上电压电阻,测试A VDD/DVDD 、HA VDD 等电压电阻无异常,当测试DVDD1V8对地电阻时,发现其对地电阻为几十Ω(正常兆Ω),确定DVDD 1V8短路。
(3)显微镜镜检:运用显微镜镜检COF B/D 区对位、ACF 粒子无异常,沿COF IC 内部电路走线发现,DVDD1V8发黑,存在烧毁情况,如图3所示。
(4)电路图确认:查询PCB Con Pin Map ,如图4所示。
发现Pin DVDD1V8(1.8V )与HAVDD/AVDD 相邻。
如出现压接插接错位、短路等情况,AVDD (17V )和HAVDD (8.5V )与DVDD1V8(1.8V )搭接导通,会造成大电流外灌进入DVDD1V8,超过COF 内DVDD1V8走线承受极限,引起IC 烧毁情况。
(5)不良原因排查:查看线体AOI 压接状态图片,发现AOI 压接Pin 存在偏移情况,Pin 偏移原因调查有两种原因,第一种原因为影像Mark 抓取错误,导致对位错Pin ;第二种原因为
FFC 弯曲,影响对位正常,实际压接错Pin 。
此外观察FPC 压接表面状态,发现表面存在磨损、灰尘类异物等情况,如果压接过程中,异物导通FPC 上DVDD1V8和HAVDD/AVDD 引
HAVDD 大电流外灌烧毁邻近DVDD1V8走线情况,引起COF IC 烧毁。
因此,取1pcs OK 屏模拟带电斜插拔,相同不良复现,确定人员带电斜插拔
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图5 提高Data Open维修成功率的维修示意图
a.Open点位、b-1:b-3激光焊接点位、c-1:c-8激光切割路径;绿色线
箭头方向代表电信号流通方向
(4)一种提高Data Open维修成功率的维修方法
Data Open不良不论采用何种维修方法,均有维修失败的可能性,因为电信号的流通对电路电阻值的要求较高,而通过激光焊接Data线和Common线交叉处可能存在焊接不完全的情况,使得连接处线路电阻值过高,从而导致Data Open维修后仍存在薄线类不良,同样影响液晶显示面板出货品质。
现提供一种“三焊八切”维修方法,如图5所示,降低线路电阻值,提高成盒后Data Open维修成功率。
焊接点位可以包括三个或以上,构成并联的电信号通路,降低电阻值,但焊接点数越多,像素不良就越多,因此现维修点数控制在三个,提高维修成功率的同时,降低像素不良的影响。
4.结论
本文主要针对液晶显示面板成盒后Data Open不良的维修,以包含Data线、Common线、Common ITO和Common线补偿结构的产品为例,说明了通过激光切割和焊接,在Data Open点位周围构建新的电信号通路代替原断路线,恢复电信号流通的原理。
并详细介绍了维修Open点分别发生于3条不同Data线上的“两焊六切”法,维修Open点位于Data线和Common线交叉处的“两焊八切”法,维修相邻Data Open的两次“两焊六切”法,以及提高Data Open维修成功率的“三焊八切”法。
作者简介:蔡云牧(1992—),男,汉族,安徽蚌埠人,硕士,现就职于合肥京东方显示技术有限公司,研究方向为TFT-LCD 液晶显示面板工艺改善。
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也会引起相同不良。
2.2 COF IC烧毁不良改善
由上述分析可知,IC烧毁主要由AOI压接Pin偏移、FPC 表面由于灰尘异物掉落、长期使用磨损引起DVDD1V8与AVDD/HAVDD间短路及人员带电插拔导致。
针对AOI压接Pin偏移,扩宽Mark抓取屏蔽区,避免影响抓取Mark错误;同时增加面吹气枪,使FFC始终保持直的前伸状态,减轻FFC弯曲对压接的影响,如图5所示。
针对FFC表面存在灰尘异物掉落、长期使用磨损情况,安排人员每班生产前擦拭FPC表面,同时FPC制定更换周期,每1个月定期更换。
针对人员带电插拔引起IC烧毁情况,MDL厂内技术科室出具EIS,规范作业人员插拔线手法(已执行);同时邀请PQE 重点稽核,制造内部加强宣导。
此外,还对点灯程序软件过流保护值进行设定,超过过流值直接断电,减轻电流过大对COF IC损坏情况。
3 结论
在液晶生产MDL工艺过程中,会出现COF IC烧毁情况,影响产品良率及品质。
造成COF IC烧毁原因主要有:①AOI压接Pin偏移;②FFC表面由于灰尘异物掉落、长期使用磨损引起DVDD1V8与AVDD/HAVDD间短路;③人员带电插拔。
生产过程中,主要从避免AOI压接偏移情况、FPC表面洁净度保持、人员作业手法规范化及软件过流限制方面改善不良。
作者简介:奚超超(1992—),男,安徽芜湖人,硕士研究生,中级工程师,现就职于合肥京东方显示技术有限公司。