LCD 驅動IC 封裝 - 義守大學 · LCD TV Digital Camcorder MP3 LCD IC...

1

LCD驅動驅動驅動驅動IC封裝封裝封裝封裝

1. LCD、、、、驅動驅動驅動驅動IC簡介及應用簡介及應用簡介及應用簡介及應用

2. LCD驅動驅動驅動驅動IC市場市場市場市場

3.半導體半導體半導體半導體IC封裝及封裝及封裝及封裝及LCD驅動驅動驅動驅動IC封裝封裝封裝封裝

4. LCD驅動驅動驅動驅動IC業者業者業者業者

李耀榮李耀榮李耀榮李耀榮

98.04.08

Need

Benefit

Approach

Competition

3

LCD 模組的基本架構模組的基本架構模組的基本架構模組的基本架構

上鐵框架軟板或捲帶

驅動IC 電子元件

印刷電路板背光模組塑膠框架(或下鐵框架)

燈管反射膜

導光板

增光板+保護片擴散片

Spacer玻璃+ 偏光片+(導電膜)

Liquid crystal

彩色濾光片

光進行方向

前段前段前段前段Array

-前段的 Array

製程與半導體製程相似，但不同的是將薄膜電晶體製作於玻璃上，而非矽晶圓上。

中段中段中段中段Cell

-中段的Cell 製程，是以前段Array的玻璃為基板，與彩色濾光片的玻璃基板結合，並在兩片玻璃基板間灌入液晶(LC)。

後段後段後段後段Module Assembly (模組組裝模組組裝模組組裝模組組裝)

-後段模組組裝製程是將Cell製程後的玻璃與其他如背光板、電路、外框等多種零組件組裝的生產作業

4

台灣半導體產業架構台灣半導體產業架構台灣半導體產業架構台灣半導體產業架構

Fabrication, Wafer Probing

WaferStarts

WaferSlicing

MaskDesignDicing and Packaging Final Testing

資料來源：工研院經資中心

聯詠、奇景、鈺創、凌陽、聯發科、晶豪、威盛

台灣光罩、翔準、中華凸版

台積電、聯電、華邦、茂德、南亞科、力晶、

日月光、矽品、南茂、飛信、華東、京元、力成、頎邦、

南茂、福雷、京元、聯測

中德電子材料、漢磊、台灣小松、

楠梓電、華通、南亞電路板、全懋、景碩、順德、旭龍

IC設計光罩製作晶圓製造封裝測試

晶圓材料化學品

基板、導線架錫球、封膠材

三福氣體、

模組

5

康寧、碧悠國際、中晶、台灣板保、日商旭硝子、NEG

友達、奇美、瀚宇、華映、廣輝、元太、碧悠、勝華、統寶、群創、

和鑫、劍度、展茂、台灣國際凸板、奇美、友達

住友化學、日東電工、力特、協臻

中強光電、和立、瑞儀、科橋、大億、寰宇、興隆發、、、、

聯泳、華邦、奇景、凌陽、立生、和磊、敦茂、、、

+ 驅動驅動驅動驅動IC封測封測封測封測

6

LCD驅動驅動驅動驅動IC

LCDLCDLCDLCD驅動驅動驅動驅動ICICICIC

封裝封裝封裝封裝

源極(Source)驅動IC

閘極(Gate)驅動IC

To control the volt.

open or close to

decide the crystal

twist speed . . .

LCD 驅動 IC 則是負責驅動面板。

Data input

LCD 控制 IC 是主要負責控制畫面的縮放以及其他影像方面的控制。

LCD glass panel

7

CSTN-PDA

PC MonitorNotebook

CSTN-Cellular phone

LCD TVLCD TV

Digital Camcorder

MP3

LCD IC在平面顯示器的應用在平面顯示器的應用在平面顯示器的應用在平面顯示器的應用

8

平面顯示器各項應用的成長率平面顯示器各項應用的成長率平面顯示器各項應用的成長率平面顯示器各項應用的成長率

產值最高

產值最高

產值最高

產值最高

9

TFT-LCD主要應用主要應用主要應用主要應用IC產品及數目產品及數目產品及數目產品及數目

10

不同不同不同不同LCD的驅動的驅動的驅動的驅動IC需要量需要量需要量需要量

11

LCD驅動驅動驅動驅動IC關鍵技術發展關鍵技術發展關鍵技術發展關鍵技術發展

12

LCD驅動驅動驅動驅動IC技術發展趨勢技術發展趨勢技術發展趨勢技術發展趨勢

13

LCDLCDLCD驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動ICICIC封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝

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4.4.4. LCDLCDLCD驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動ICICIC業者業者業者業者業者業者業者業者業者業者業者業者

14

台灣平面顯示器產業的產值台灣平面顯示器產業的產值台灣平面顯示器產業的產值台灣平面顯示器產業的產值

15

FPD

17

全球驅動全球驅動全球驅動全球驅動IC需求數量需求數量需求數量需求數量

15億顆

LCD TV

18

全球全球全球全球LCD驅動驅動驅動驅動IC市場規模市場規模市場規模市場規模

Samsung

MagnaChip

Novatek

Himax

NEC

Sharp

OKI

. . . .23.45 億美元

19

55億顆億顆億顆億顆

69億顆億顆億顆億顆

79.9億億億億

88億億億億

26.2%

10.2%

-12%

全球全球全球全球LCD驅動驅動驅動驅動IC產業發展現況產業發展現況產業發展現況產業發展現況. 消費緊縮消費緊縮消費緊縮消費緊縮. 金融風暴金融風暴金融風暴金融風暴

20

36.4億顆億顆億顆億顆

72.1億顆億顆億顆億顆

21

42.5億美金億美金億美金億美金

38.2億美金億美金億美金億美金

22



2. LCD2. LCD2. LCD驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動ICICIC市場市場市場市場市場市場市場市場市場市場市場市場

3.半導體半導體半導體半導體IC封裝及封裝及封裝及封裝及LCD驅動驅動驅動驅動IC封裝封裝封裝封裝

4.4.4. LCDLCDLCD驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動ICICIC業者業者業者業者業者業者業者業者業者業者業者業者

23

電子構裝的層級電子構裝的層級電子構裝的層級電子構裝的層級

Wafer

Chip

MCM PGA SOJ BGA DIP QFP

Level 1 Package levelhouses the chip

Level 2 PCB levelchip-to-chip interconnect

Level 3 System levelboard-to-board interconnect

晶圓製造晶圓製造晶圓製造晶圓製造封裝與測試封裝與測試封裝與測試封裝與測試

各種不同的各種不同的各種不同的各種不同的封裝型態封裝型態封裝型態封裝型態

24

電子構裝的層級電子構裝的層級電子構裝的層級電子構裝的層級

DRAM

手機的手機的手機的手機的IC封裝封裝封裝封裝

電視遊樂器的

電視遊樂器的

電視遊樂器的

電視遊樂器的

IC封裝

封裝

封裝

封裝

晶圓

IC IC封裝

主機板

25

Solder ball

電子構裝目的電子構裝目的電子構裝目的電子構裝目的

• 傳輸訊號及動力傳輸訊號及動力傳輸訊號及動力傳輸訊號及動力

• 保護積體電路保護積體電路保護積體電路保護積體電路

• 防止積體電路被污染防止積體電路被污染防止積體電路被污染防止積體電路被污染

• 幫助散熱幫助散熱幫助散熱幫助散熱

• 有助於積體電路測試及固定於電路板上有助於積體電路測試及固定於電路板上有助於積體電路測試及固定於電路板上有助於積體電路測試及固定於電路板上

BGA

Encapsulant

Multi-Lay

Wire Bond

Chip

Sn/Pb-Ball(near Eutecite)

ψ0.5mm,Ball Pitch 0.8mm

Via

Flex Substrate(Polyimide )

Single Electrical Layer

Au wire

Encapsulant

Substrate

26

LCD驅動驅動驅動驅動IC的封裝型態的封裝型態的封裝型態的封裝型態(覆晶玻璃覆晶玻璃覆晶玻璃覆晶玻璃)

(捲帶式晶片封裝捲帶式晶片封裝捲帶式晶片封裝捲帶式晶片封裝)

(晶粒軟膜封裝晶粒軟膜封裝晶粒軟膜封裝晶粒軟膜封裝)

27

面板上的面板上的面板上的面板上的TCP/COG

Source: Samsung’s web site

(捲帶式晶片封裝捲帶式晶片封裝捲帶式晶片封裝捲帶式晶片封裝)

(覆晶玻璃覆晶玻璃覆晶玻璃覆晶玻璃)

28

COG結構結構結構結構

玻璃基板玻璃基板玻璃基板玻璃基板, 面板面板面板面板

29

TCP和和和和COF結構結構結構結構

Structure, material, process, equipment different

TCP COF (Chip on Film,

晶粒軟膜封裝)

30

TCP和和和和COF應用性應用性應用性應用性

31

Plating Casting

TCP和和和和COF軟膜的比較軟膜的比較軟膜的比較軟膜的比較

• Copper is thicker. Poor light transmission.• Good adhesive strength of PI/copper.• Good dimension stability during assembly

process.

32

TCP、、、、COF的軟膜性質比較的軟膜性質比較的軟膜性質比較的軟膜性質比較

TCP的 tape三層； Copper base, polyimide and adhesive。

COF的 film 二層： Polyimide base and plated copper

33

LCD驅動驅動驅動驅動IC封裝的改變封裝的改變封裝的改變封裝的改變

34

驅動驅動驅動驅動IC封裝流程封裝流程封裝流程封裝流程

Lapping

Dicing

ILB

Potting & cure

TCP tape

Resin

Marking

Testing

F/V

Packing/Ship

Ink /

Laser (green)

Reel/Spacer

Probe card

35

� To verify and inspect the incoming wafer in order to ensure good material quality before assembly

晶圓檢查晶圓檢查晶圓檢查晶圓檢查晶圓檢查晶圓檢查晶圓檢查晶圓檢查

Wafer IQCWafer IQC晶圓測試晶圓測試晶圓測試晶圓測試晶圓測試晶圓測試晶圓測試晶圓測試

Wafer SortingWafer Sorting

� The wafer sorting process identifies the good devices which properly meet device spec

LCD驅動驅動驅動驅動IC封裝測試流程封裝測試流程封裝測試流程封裝測試流程-1

� To mount the wafer with framed UV tape for sawing

切割切割切割切割切割切割切割切割

Die SawDie Saw

� To cut the wafer into individual dice (chip)

晶圓貼附晶圓貼附晶圓貼附晶圓貼附晶圓貼附晶圓貼附晶圓貼附晶圓貼附

MountMount晶圓研磨晶圓研磨晶圓研磨晶圓研磨晶圓研磨晶圓研磨晶圓研磨晶圓研磨

LappingLapping

� Process of wafer backside grinding to obtain the target finish work thickness with diamond wheels

36

LCD驅動驅動驅動驅動IC封裝製程示意封裝製程示意封裝製程示意封裝製程示意

晶圓測試晶圓測試晶圓測試晶圓測試、、、、晶圓研磨晶圓研磨晶圓研磨晶圓研磨

切割切割切割切割

內引腳結合內引腳結合內引腳結合內引腳結合(捲帶軟膜和捲帶軟膜和捲帶軟膜和捲帶軟膜和IC結合結合結合結合)

塗膠塗膠塗膠塗膠、、、、硬化硬化硬化硬化、、、、蓋印蓋印蓋印蓋印

測試測試測試測試

捲帶

切割後IC

內引腳結合

晶圓上長好金凸塊

37

內引腳結合內引腳結合內引腳結合內引腳結合內引腳結合內引腳結合內引腳結合內引腳結合

Inner Lead BondInner Lead Bond

� To bond the bumped die with inner leads of tape at high

temperature and pressure

塗膠塗膠塗膠塗膠塗膠塗膠塗膠塗膠

PottingPotting

� To apply encapsulating resin to protect the bonded

die


� To mature the

encapsulating resin

塗膠硬化塗膠硬化塗膠硬化塗膠硬化塗膠硬化塗膠硬化塗膠硬化塗膠硬化

Potting CurePotting Cure蓋印蓋印蓋印蓋印蓋印蓋印蓋印蓋印

MarkingMarking

� To provide product

identification and production

logging data

38

IC chip

Bonding tool400 ℃

Tape carrier

Bump

Inner lead

Bonding tool

Heating &pressing

Stage

IC chip

Bonding tool400 ℃

IC chip

Bonding tool400 ℃

A. Alignment

B. BondingC. Finish & Release

內引腳結合內引腳結合內引腳結合內引腳結合(Inner Lead Bond)

Stage

39

Inner lead with Sn plated

Gold bump

Sn / Au eutetic

內引腳結合內引腳結合內引腳結合內引腳結合(Cont.)

40

COF晶粒與軟膜結合方式晶粒與軟膜結合方式晶粒與軟膜結合方式晶粒與軟膜結合方式

1. ACF (Anisotropic Conductive Film，異方性導電膜)

垂直方向電氣導通但水平方向絕緣

• 導電顆粒<3um

Polymer core coated Ni/Au

• 橋接短路問題

Bump pitch >50um

41


2.共晶結合 (Eutectic Bonding)

IC IC

Tape

(捲帶)

Film

(軟膜)

Stage 100~200oC Stage ~450oCStage ~450oCGold bump

(金凸塊)

42


3. NCA (Non Conductive Adhesive，非導電膠)

NCA: Epoxy比ACF便宜

但吸水性

43


4. 低溫結合

因應高解析度及輕薄短小化的需求，LCD驅動IC封裝之結合

密度需求越來越高，目前量產金凸塊的間距(pitch)已是35 um，

為滿足未來更小間距的產品，關鍵技術在於降低結合溫度。

-超音波結合 (Ultrasonic bonding)

-表面活化結合 (Surface activated bonding)

其原理是將兩結合表面的氧化物等表面層去除，以形成潔淨的

表面，使其可以極具活性，此活性對於共價鍵或金屬鍵的形成

極為有利，當兩接合面接觸或加入少許壓力使其接觸時，便可

以使兩者結合。

Surface activated: plasma and chemical treatments

44


包裝包裝包裝包裝包裝包裝包裝包裝

PackingPacking

� To pack the product reel

into the box

出貨出貨出貨出貨出貨出貨出貨出貨

ShippingShipping

� To ship the products to

customers

目檢目檢目檢目檢目檢目檢目檢目檢

Visual InspectionVisual Inspection

� To test pkg products against customer’s device spec. after

assembly process

封裝產品測試封裝產品測試封裝產品測試封裝產品測試封裝產品測試封裝產品測試封裝產品測試封裝產品測試

Final TestFinal Test

� To ensure the product meet

customer’s requirements

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LCD Panel Trend

Driver IC Pkg Technology

・・・・UST (Ultra Slim)

・・・・Flexible

・・・・Fine Pitch and

High Pin Counts

Large Screen and Narrow FrameHigher ResolutionThinner and LighterWeightLower CostHigher Reliability

LCD Driver IC組裝技術發展組裝技術發展組裝技術發展組裝技術發展

TCPCOF

PWB

Panel

Source：Sharp Report in ChipMOS Technical Symposium 2003

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LCD 模組模組模組模組(Module)發展發展發展發展

LCD Driver Mounting technology

SOF technology : Multi chip – driver, logic, etc-

and chip components on the film

High output counts LSI

High speed high driving

voltage

Slim and small LSI

Fine pad pitch (<40um)

inter connection technology

Slim and small package

by fine pattern (<40um) film

High density mounting

by SOF (System On Film)

Trend for LCD

Module

High resolution display

Large display size with

small frame size

Thin and light weight

module


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&

LCD Controller(CSP)

(1.2mmt)

Total 0.8 mm t0.8mmt PWB

Current modelMulti Chip SOF

Bare Chip（（（（0.5mmt））））Total 2mm t

Chip Components

30-50% Reduction of Mounting Area50% Reduction of Total thickness

Advantage of Multi Chip SOFAdvantage of Multi Chip SOF

Driver

Controller board

+Reel to reel Chip components mounting system


48



2. LCD2. LCD2. LCD驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動ICICIC市場市場市場市場市場市場市場市場市場市場市場市場

3.3.3.半導體半導體半導體半導體半導體半導體半導體半導體半導體半導體半導體半導體ICICIC封裝及封裝及封裝及封裝及封裝及封裝及封裝及封裝及封裝及封裝及封裝及封裝及LCDLCDLCD驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動驅動ICICIC封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝封裝

4. LCD驅動驅動驅動驅動IC業者業者業者業者

49

LCD驅動驅動驅動驅動IC產業鏈產業鏈產業鏈產業鏈

IC設計 Tape設計

晶圓代工

晶圓測試

金凸塊製程

IC封裝

產品測試

Tape製造

50

全球驅動全球驅動全球驅動全球驅動IC產業價值鏈產業價值鏈產業價值鏈產業價值鏈

Spil

51

全球驅動全球驅動全球驅動全球驅動IC業者供應鏈合作廠商業者供應鏈合作廠商業者供應鏈合作廠商業者供應鏈合作廠商

52

LCD驅動驅動驅動驅動IC供應商動態供應商動態供應商動態供應商動態

100.0956Total

21.9209Others (旭耀、矽創、

瑞鼎、、)

8.783Sharp5

11.3108NEC4

18.3175聯詠 (Novatek)3

18.6178三星 (Samsung)2

21.2203奇景 (Himax)1

市佔率市佔率市佔率市佔率(%)2008第二季營收第二季營收第二季營收第二季營收(百萬美金百萬美金百萬美金百萬美金)

公司名稱公司名稱公司名稱公司名稱排名排名排名排名

� 2008第二季大尺寸第二季大尺寸第二季大尺寸第二季大尺寸LCD驅動驅動驅動驅動IC前五大前五大前五大前五大

資料來源：iSuppli (2008/05)

53

台灣晶圓測試台灣晶圓測試台灣晶圓測試台灣晶圓測試、、、、金凸塊金凸塊金凸塊金凸塊、、、、封測廠商佈局封測廠商佈局封測廠商佈局封測廠商佈局

- LCD驅動驅動驅動驅動IC產業產業產業產業

54

台灣驅動台灣驅動台灣驅動台灣驅動IC封測廠產能封測廠產能封測廠產能封測廠產能

Source：拓墣產業研究所，2006/01

66.7%1,000600TCP & COF福葆福葆福葆福葆

38.9%2,5001,800TCP & COF矽品矽品矽品矽品

100%4,0002,000TCP & COF頎邦頎邦頎邦頎邦

33.3%4,0003,000TCP & COF飛信飛信飛信飛信

18.4%4,5003,800TCP & COF南茂南茂南茂南茂

年成長率年成長率年成長率年成長率暫定今年單月暫定今年單月暫定今年單月暫定今年單月

最大產能最大產能最大產能最大產能(萬顆萬顆萬顆萬顆)

最大產能最大產能最大產能最大產能

(萬顆萬顆萬顆萬顆)

產線類型產線類型產線類型產線類型廠商廠商廠商廠商

55

TFT LCD面板產能佔有率面板產能佔有率面板產能佔有率面板產能佔有率

資料來源：DispalySearch (2008/01)

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