Introducción:
La tecnología Chip On Board (COB) ha alcanzado un estado de estabilidad dentro del sector de fabricación de productos electrónicos. En el pasado, la gente utilizaba COB para producir bienes de consumo menos costosos. COB es más adecuado que IC para su uso en espacios reducidos, ya que los dispositivos electrónicos siguen reduciendo su tamaño. En esta publicación, analizaremos en profundidad el chip integrado.
Comprensión de la PCB con chip integrado
Una placa de circuito impreso con un chip incorporado es un método de embalaje. Las piezas electrónicas se pueden ensamblar en una placa de circuito impreso mediante chip on board. Este método conecta circuitos integrados desnudos en la superficie de la placa. Además, no es necesario configurar componentes individuales.
El chip de la placa ayuda a que los dispositivos electrónicos sean más ligeros y pequeños. Estos métodos, como los envases de cerámica o plástico, se diferencian de los antiguos.
Puede lograr un ensamblaje compacto y eficiente de los chips utilizando grietas de soldadura o adhesivos para el montaje de chips. Cuando el semiconductor está unido a la placa, crea caminos eléctricos más cortos. Esto mejora el rendimiento eléctrico y reduce las pérdidas de señal. Ayuda a gestionar bien el calor conectando chips a almohadillas térmicas o disipadores de calor en la placa.
¿Cómo se fabrican las placas Chip-on-Board?
Preparación del sustrato:
Utilizan un tablero limpio para preparar la placa de circuito impreso. Luego, agrega una capa adhesiva de material conductor para crear el área donde se pegarán los chips.
Adjuntar troquel:
Coloque las virutas sin recubrir en el área del tablero recubierta con adhesivo. Para este procedimiento se utilizan instrumentos especializados o dispositivos de recogida y colocación.
Vinculación:
Los chips se configuran mediante el uso de crestas de soldadura. Estas crestas de soldadura se adhieren a una placa. Este enlace conecta las áreas de contacto del chip y las pistas conductoras de la placa.
Unión de cables:
En determinadas condiciones, cables finos conectan las almohadillas de unión a las pistas de la placa mediante unión de cables. Este procedimiento facilita la transmisión de señales eléctricas entre la placa y el chip.
Encapsulación:
Puede cubrir todo el conjunto con un material encapsulante. Protege chips y uniones de cables de componentes externos. Además, revela el recubrimiento epoxi.
Pruebas:
Se aplican técnicas de prueba durante el montaje de la COB. Garantiza la funcionalidad y confiabilidad de COB. Se ejecutan procesos, incluidas pruebas eléctricas, inspección visual y ciclos de temperatura. Estos pasos confirman el funcionamiento de COB.
Montaje final:
Después de completar todos los pasos de prueba, el conjunto del chip a bordo queda listo para su integración en los dispositivos electrónicos. No se limita a los teléfonos inteligentes y a la iluminación a bordo con chip LED.
Principales ventajas del chip a bordo
- El chip a bordo tiene un diseño compacto. El montaje de chips semiconductores desnudos sobre un sustrato mediante COB produce soluciones que ahorran espacio. Este atributo es beneficioso en situaciones donde las restricciones de dimensiones son críticas.
- La tecnología COB se distingue por su mayor fiabilidad. COB garantiza un rendimiento resistente. Proporciona entornos de alta presión ante la posibilidad de fallos en la unión de cables y otros riesgos potenciales. Esta resiliencia es fundamental para aplicaciones donde los retrasos son inaceptables. Se trata de controles industriales y electrónica automotriz.
- COB tiene funcionalidades de control térmico. Agregar circuitos a la base la enfría, lo que la hace adecuada para dispositivos electrónicos y luces LED que necesitan energía.
- La producción a gran escala puede generar beneficios económicos. Eliminando necesidades de material de embalaje y optimizando el proceso de montaje. En comparación con los circuitos integrados, podría mantener los costos bajos.
Desventajas de los LED de chip integrado (COB)
- Fijación de sustrato y sellado del dispositivo semiconductor. Impide la capacidad de reemplazar o mejorar componentes. Esta inflexibilidad puede presentar dificultades en circunstancias que necesitan la capacidad de adaptarse.
- Contribuye a la complejidad del proceso de fabricación. La tecnología COB es más difícil de configurar y utilizar que los métodos tradicionales de empaquetado de circuitos integrados. Esto se debe a que requiere herramientas y habilidades particulares. Esta complejidad puede contribuir a aumentar los gastos iniciales y ampliar los plazos de producción.
- Debido a los materiales y dispositivos especializados que se necesitan, la tecnología COB puede generar un costo inicial elevado. Sin embargo, la producción a gran escala experimenta beneficios financieros. Sin embargo, las iniciativas o prototipos de menor escala pueden encontrar costosa la inversión inicial.
Aplicaciones del chip a bordo
Electrónica automotriz:
Los sensores y unidades de control automotrices utilizan tecnología COB. Tienen durabilidad y resistencia a las condiciones ambientales.
Dispositivos médicos:
Los dispositivos médicos suelen depender de la tecnología COB. Tiene dimensiones compactas y características confiables.
Iluminación LED:
La gente utiliza iluminación de chip a bordo en aplicaciones. Tiene alta luminosidad, funcionamiento confiable y diseño compacto.
Controles industriales:
Debido a su rendimiento térmico y durabilidad, los sistemas de control industrial y las herramientas de automatización utilizan COB.
¿Qué son las luces LED con chip integrado?
"Chip LED a bordo" se refiere a la conexión directa de circuitos LED a un sustrato compuesto de zafiro o carburo de silicio. Este proceso crea matrices de LED. El chip LED incorporado es un entrante más reciente y sofisticado al mercado. Ofrecen muchas ventajas importantes en comparación con la tecnología LED anterior.
La tecnología de chip PCB demuestra una mayor densidad lumínica. Las iteraciones de LED más antiguas utilizan solo un DIP o tres LED SMD, logrados a través de muchos diodos. Una mayor cantidad de diodos en un LED dará como resultado una luz más consistente e intensa y un menor espacio requerido. La tecnología COB simplifica los LED utilizando un diseño de circuito único con dos contactos cuando la cantidad de diodos en el semiconductor es irrelevante.
Consideración de diseño para PCB con chip integrado
Una matriz semiconductora con contactos expuestos se suelda a la placa de circuito impreso utilizando el método de chip incorporado.
Además, no hay intercalador, sustrato ni marco conductor (que se requiere para la unión de cables). Después de pegar el chip, se puede cubrir con epoxi en la PCB para protegerlo y las almohadillas unidas por cables.
En la colocación y montaje del chip en una placa de circuito impreso estándar, existen dos enfoques predominantes:
Diseño de PCB
Un editor de PCB integrado y una conexión a muchos dominios en tiempo real.
- Unión directa de cables entre el troquel y la PCB.
- En el ensamblaje de chip invertido, el chip se conecta como un BGA.
Después de conectar y ensamblar, los fabricantes recubren el chip con un recubrimiento epoxi o conformal. Puede curar estos recubrimientos térmica o ultravioleta. El elemento de diseño más crítico en el diseño de la PCB es la huella que facilita la conexión del troquel a la PCB.
chip invertido
Un chip invertido es un componente no encapsulado fijado a una PCB como un ventilador BGA. El relleno inferior protege las uniones de soldadura de una tensión mecánica excesiva, un elemento crucial. El laminado de PCB puede consistir en material estándar de grado FR4, flexible, PTFE u otro material especializado.
Con este enfoque, la huella debe diseñarse como una huella BGA. Sin embargo, el proceso de montaje será único. FCOB implica fundir la soldadura sobre la PCB; la soldadura no se adhiere al troquel. El chip se recargará de la misma manera que otros componentes SMD después de ser colocado. Por lo tanto, se requiere algún DFA basado en el espacio para garantizar un ensamblaje confiable.
El tamaño de la almohadilla expuesta se debe ajustar para que quede dentro del rango típico utilizado en un BGA mediante la utilización de la máscara de soldadura y la máscara de pasta. Utilice la máscara de soldadura como dique (almohadilla SMD) si el paso de impacto es suficiente para crear astillas grandes de máscara de soldadura. De lo contrario, utilice una almohadilla NSMD para evitar que las astillas de la máscara de soldadura se separen entre las crestas.
Unión de cables
Se fija una almohadilla fijada a la PCB. Las conexiones de cables se establecen a través de las áreas de contacto del troquel y las almohadillas que rodean el chip. Se recomienda encapsular las conexiones de los cables y troquelar en este diseño con epoxi. Esto los protegerá contra la exposición ambiental. Esto protegerá los conductores contra la corrosión y daños mecánicos.
Diseño de PCB de alta velocidad
Las almohadillas son excesivas cuando se genera la huella para las almohadillas de unión de cables en la PCB. La huella requiere la consideración de los siguientes parámetros:
- Forma de la almohadilla de contacto
- Tamaño de la almohadilla de contacto
- Paso de la plataforma de contacto
Las almohadillas rectangulares pueden tener el mismo tamaño que las utilizadas en la pieza una vez empaquetada, como en un paquete QFN o LQFP. Sin embargo, también se aceptan almohadillas cuadradas. La anchura de las esferas de contacto utilizadas para conectar un cable a la PCB será de entre 20 y 30 micras.
El ancho de la almohadilla de contacto varía de 50 a 150 y calculamos el paso de la almohadilla usando el mismo valor. Al utilizar los valores de paso y tamaño de las almohadillas, puede organizar una variedad de almohadillas dentro del espacio de la PCB para ayudar a las uniones de cables.
Conclusión
La tecnología de chip a bordo ha cambiado la industria electrónica. Proporciona ventajas sobre los métodos de envasado tradicionales. Debido a la unión directa, los dispositivos electrónicos con chips unidos directamente a bordo son más pequeños, más ligeros y más eficientes.
Eliminando el exceso de embalaje y reduciendo los recorridos eléctricos se consigue un excelente rendimiento eléctrico. Tiene pérdidas de señal mínimas y una gestión térmica eficaz. Este método es vital para crear tecnologías pequeñas y avanzadas en diferentes industrias. Es esencial para reducir el tamaño de las piezas electrónicas.
Ofrece una variedad de aplicaciones y se utiliza como chip a bordo de sistemas de iluminación, aplicaciones para automóviles y dispositivos de telefonía móvil.