AM—OLED驱动控制芯片的COB封装与测试

高艳丽+杨鑫波

摘要：本文从分析AM-OLED 驱动控制芯片的测试需求和芯片结构出发，提出了一种针对该驱动芯片的COB（ship-on-board）封装形式，并依据这种封装形式设计了相应的测试电路板。由于COB封装价格低、封装快捷，在降低芯片测试成本的同时也也大大缩短了试验周期。COB封装操作方便、灵活，可控性强，也满足了我们的特定测试需求。

关键词：AM-OLED；驱动芯片；COB封装

中图分类号：TP303 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0122-03

1 引言

AM-OLED显示驱动芯片是AM-OLED平板显示屏的关重件，具有重要经济价值。显示驱动芯片内部集成了行列驱动电路、图像SRAM、电荷泵、LDO、伽马校正和多种输入输出接口。内置图像SRAM最高可支持到WVGA分辨率，可支持显示16.77兆色的显示屏；片内的低功耗电源管理模块增强了手持设备的电池续航能力。该芯片具有高集成度、低成本、低功耗的特点，可运用于中小尺寸AM-OLED显示屏模块，包括智能手机、数码相机等电子产品。

本文的AM-OLED显示驱动芯片在测试初级阶段已经成功点亮维信诺公司的AM-OLED测试屏。为了进一步测试芯片各项性能指标，推进芯片产品化转型，需要重新设计符合测试要求的专用测试板。通过分析AM-OLED驱动控制芯片的测试需求，并结合该芯片的的多功能模块结构特点， 提出了一种针对该驱动芯片的COB封装形式，并依据这种封装形式设计了相应的测试电路板。该方案对AM-OLED驱动控制芯片的的各项指标测试非常有效[1]。

2 需求分析

图1所示为AM-OLED驱动控制芯片的组成框图。Gate Driver、Source Driver分别用来驱动AM-OLED的行和列。电源模块由三个电荷泵、两个LDO以及一个上电检测电路组成，用来向伽马校正、行驱动、列驱动以及SRAM模块提供所需要的驱动电压。内置SRAM用来存储需要显示的图像数据。OSC振荡器作为片内时钟源，可根据各模块的需求，通过倍频、分频、调整占空比等方式产生高精度的时钟频率。数字控制模块由Command decoder和TCON模块组成，主要实现[2]：

（1）不同分辨率显示，（2）不同显示模式显示，（3）低功耗模式控制，（4）不同控制和数据接口兼容，（5）行列驱动电路控制以及伽马校正，（6）接口译码功能，使各模块能协调按序工作。

针对以上驱动芯片，需要对他的各项功能模块和整体性能进行有指标的测试，常用测试项目如下：

（1）电源模块测试，测定芯片内基准、电荷泵、LDO等电源的电压、电流指标要求。（2）联动测试，包括上电，启动复位、省电、睡眠等各模式之间的切换。（3）动态电流和平均电流测试，用于统计芯片的的平均功耗和瞬时功耗。（4）列驱动Source Driver输出固定电平测试、建立时间、DNL、INL、DVO测试。（5）通过SPI口对集成在芯片内的SRAM进行测试，测试基本的存储功能是否正确。（6）伽马电路测试，需要分步进行，先对其内部各个模拟电路进行测试，确定参考电压产生是否正确，然后再和列驱动进行联合测试，可调整电压误差范围。（7）数字控制模块的测试，包括接口的兼容性，在线调试，寄存器配置等特点。

3 COB封装

图2所示为AM-OLED显示驱动控制芯片，裸片长24mm，宽1.8mm，从芯片的应用角度出发，芯片与显示屏的连接关系是通过晶圆片上生长金球实现的，所有金球和焊点都是被压在玻璃基板上，大部分芯片管脚是没有引线连接出来，所以不可见，也不可测。但是从芯片开发的兼容性角度出发，我们开发一款产品，不能只适用于单一的应用对象，为了产品的可持续发展以及系列化，既要保证所开发的芯片各项功能性能指标可测可见，也要实现芯片灵活多用，可兼容多种应用环境。因此开发一套灵活多变可测可控的系统来满足不同用户需求成为必须[3]。

COB封装是将半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂或者塑料盖覆盖以确保可靠性。COB是最简单的裸芯片贴装技术，具有设计灵活，可操作性强，可靠水平高，在节约成本和节省设计时间方面具有很大的优势。

下面给出了一种针对该芯片的COB封装形式，如图3所示，COB封装首先是选基板，基板大小根据芯片需要拉出的引脚数目确定，本次设计大概需要测试240个引脚，所以选用基板引脚数为256较合适。另外考虑AM-OLED驱动控制芯片的形状为长条，PAD管脚左右两边分布的特点，所以基板也选用形状类似结构。然后是固定芯片，為了防止产品在传递和邦线过程中DIE脱落，在基板表面用导热环氧树脂覆盖硅片安放点，然后将硅片直接安放在基板表面，热处理至硅片牢固地固定在基底为止。随后就是Wire Bond邦定（引线键合），绑定前要用CDA软件进行可行性连接试验，飞线遵循就近原则尽量平行走线，允许2层交叉，交叉时上下预留足够空间，当左右数量不均匀时，可以左边线右出，或者右边线左出，灵活可变。当CAD软件评估合格后就可以实战操作。图3就是本文设计的256 COB封装结构，最后没有采用点黑胶的方式来固定引线，而是采用塑料壳加盖的方式来避免测试过程中的损坏，由于芯片在开发调试阶段有很多不确定性，这么加盖的方式大大地方便了芯片再开盖，再返修，再封装，并且节约了成本。

4 测试系统

本文针对以上这种COB封装和AM-OLED驱动控制芯片的测试需求，设计了一款灵活性很强的测试板系统，该测试系统由三部分组成，第一部分就是COB封装的基板，第二部分主要电源模块以及测试接口预留的，第三部分是FPGA板，实现AM-OLED显示驱动控制芯片的数据流和控制流。其中基板和电源测试接口板之间采用插座的形式连接，插座焊接在电源板上，基板压接在插座里，可以随时更换不同的COB封装芯片以实现芯片的性能统计和筛选，方便快捷。FPGA板和电源板之间是通过排线接口软连接，这么做可以直接采用FPGA公板，不需要专门设计FPGA测试板，又一次节约了成本和开发周期[4]。endprint

图4是电源板，主要完成3个功能，第一是给芯片供电，包括核电压和IO电压，以及芯片内各电源模块的外部备份电源备份时钟等，这里的备份电源可以解决由于芯片内部某个电源模块如果工作不正常，则通过外部电源切换也可以给芯片其他相关模块供电，不影响整个系统的工作，备份时钟也是为了避免内部OSC不工作或者性能差时替换的方案；第二是关于芯片的配置和测试引脚，配置包括拨码开关和上下拉电阻等，测试管脚有插针、插座、测试点等，这些测试引脚在做COB封装的时候已经引出来，在电源板上主要是实现与外部测试设备之间的可连接性，这些测试管脚可以充分验证芯片内各模块的功能性能指标，真正意义上实现芯片的可测可控；第三是与FPGA接口，与芯片接口，电源接口等。

图5是FPGA公板，是借用其他项目通用接口验证板，验证过程中使用的FPGA验证平台的核心控制器FPGA采用xinlinc公司Spartan6系列的TQG144芯片，SPI FLASH选用W25Q32V，预留视频源扩展口，兼容SD卡视频播放模式，FPGA的调试接口和扩展接口使用40芯的柔性线路板实现，FPGA和电源板之间通过60芯的FH16系列连接器实现时序控制。在本设计中，使用Spartan6系列的TQG144芯片的主要原因是它拥有逻辑单元多、片内存储容量大、低功耗、低价位等特点。接口种类齐全，便于实现多种视频数据格式间的转换。数字锁相环动态可配置，可以实现时钟的倍频、分频及相位锁定，为整个测试系统提供充足的时钟资源。另外FPGA的JTAG在线调试接口，为AM-OLED驱动控制芯片寄存器的配置提供了方便，并且支持多种显示格式和转换功能，为AM-OLED驱动控制芯片的各项功能验证提供了足够的资源。

5 结语

本文提出的COB封装形式和测试系统方案可以对AM-OLED驱动控制芯片的常规和特殊测试项目提供有效的电路结构支持。由于COB封装价格低、封装快捷，可操作性强，大大缩短了芯片测试成本和试验周期。测试结果表明，本文所设计的AM-OLED驱动芯片的COB封装测试系统方案，既保证了所开发的芯片的各项功能性能指标可测可见，又实现芯片灵活多用，可兼容多种应用场景的要求。

參考文献

[1]Michael L Bushnell，Vishwani D Agawal.超大规模集成电路测试—数字、存储器和混合信号系统[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2]雷绍充，邵志标，等.VLSI测试方法学和可测试性设计[M].北京：电子工业出版社，2005.

[3]李博，手机用TFT- LCD驱动控制芯片的测试电路结构设计[J].微电子学与计算机，2006 （12）：125-128.

[4]赵湘源.AM-OLED显示屏驱动芯片的研究与设计[D].上海大学，2011.endprint