Introduzione:
La tecnologia Chip On Board (COB) ha raggiunto uno stato di stabilità nel settore della produzione elettronica. In passato, le persone utilizzavano la COB per produrre beni di consumo meno costosi. Il COB è più adatto dell'IC per l'uso in spazi ristretti poiché i dispositivi elettronici continuano a ridursi di dimensioni. In questo post parleremo in modo approfondito del chip-on-board.
Comprensione del PCB Chip on Board
Un circuito stampato con un chip a bordo è un metodo di confezionamento. Le parti elettroniche possono essere assemblate su un circuito stampato tramite chip on board. Questo metodo collega circuiti integrati nudi sulla superficie della scheda. Inoltre, non è necessario configurare i singoli componenti.
Il chip sulla scheda aiuta a rendere i dispositivi elettronici più leggeri e più piccoli. Questi metodi, come gli imballaggi in ceramica o plastica, differiscono da quelli vecchi.
È possibile ottenere un assemblaggio compatto ed efficiente dei chip utilizzando fessure di saldatura o adesivi per il montaggio dei chip. Quando il semiconduttore è legato alla scheda, crea percorsi elettrici più brevi. Ciò migliora le prestazioni elettriche e riduce le perdite di segnale. Aiuta a gestire bene il calore collegando i chip ai pad termici o ai dissipatori di calore sulla scheda.
Come sono realizzate le schede Chip-On-Board?
Preparazione del supporto:
Usano una scheda pulita per preparare il circuito stampato. Quindi, aggiungi uno strato adesivo di materiale conduttivo per creare l'area in cui si attaccheranno i trucioli.
Allegare il dado:
Posizionare i chip non rivestiti sull'area del pannello rivestita con adesivo. Per questa procedura vengono utilizzati strumenti specializzati o dispositivi pick-and-place.
Incollaggio:
I chip sono configurati utilizzando creste di saldatura. Queste creste di saldatura aderiscono ad una tavola. Questo collegamento collega le aree di contatto del chip e le tracce conduttive della scheda.
Incollaggio del filo:
In determinate condizioni, fili sottili collegano i pad di bonding alle tracce della scheda tramite wire bonding. Questa procedura facilita la trasmissione del segnale elettrico tra la scheda e il chip.
Incapsulamento:
È possibile coprire l'intero assieme con un materiale incapsulante. Protegge i chip e i collegamenti dei cavi dai componenti esterni. Inoltre, rivela il rivestimento epossidico.
Test:
Le tecniche di test vengono applicate durante l'assemblaggio del COB. Garantisce la funzionalità e l'affidabilità del COB. Vengono eseguiti processi, inclusi test elettrici, ispezione visiva e cicli di temperatura. Questi passaggi confermano il funzionamento del COB.
Assemblea finale:
Dopo aver completato tutte le fasi di test, l'assemblaggio del chip on board è pronto per l'integrazione nei dispositivi elettronici. Non si limita agli smartphone e all'illuminazione di bordo con chip LED.
Principali vantaggi del Chip-On-Board
- Il chip on board ha un design compatto. Il montaggio dei chip semiconduttori nudi su un substrato tramite COB produce soluzioni efficienti in termini di spazio. Questo attributo è utile in situazioni in cui le restrizioni sulle dimensioni sono fondamentali.
- La tecnologia COB si distingue per la sua maggiore affidabilità. Il COB garantisce prestazioni resilienti. Fornisce ambienti ad alta pressione in caso di guasti del collegamento dei cavi e altri rischi potenziali. Questa resilienza è fondamentale per le applicazioni in cui il ritardo è inaccettabile. Si tratta di controlli industriali ed elettronica automobilistica.
- COB ha funzionalità di controllo termico. L'aggiunta di circuiti alla base la raffredda, rendendola adatta per l'elettronica e le luci a LED che necessitano di alimentazione.
- La produzione su larga scala può portare vantaggi economici. Eliminazione del fabbisogno di materiale di imballaggio e ottimizzazione del processo di assemblaggio. Rispetto ai circuiti integrati, potrebbe mantenere bassi i costi.
Svantaggi dei LED COB (Chip On Board).
- Fissaggio del substrato e sigillatura del dispositivo a semiconduttore. Impedisce la possibilità di sostituire o migliorare i componenti. Questa inflessibilità può presentare difficoltà in circostanze che richiedono la capacità di adattarsi.
- Contribuisce alla complessità del processo di produzione. La tecnologia COB è più impegnativa da configurare e utilizzare rispetto ai tradizionali metodi di confezionamento dei circuiti integrati. Questo perché richiede strumenti e competenze particolari. Questa complessità può contribuire ad aumentare le spese iniziali e a prolungare i tempi di produzione.
- A causa dei materiali e dei dispositivi specializzati necessari, la tecnologia COB può comportare un costo iniziale elevato. Tuttavia, la produzione su larga scala presenta vantaggi finanziari. Tuttavia, iniziative o prototipi su scala ridotta potrebbero comportare un investimento iniziale costoso.
Applicazioni del Chip On Board
Elettronica automobilistica:
I sensori e le unità di controllo automobilistici utilizzano la tecnologia COB. Hanno durabilità e resistenza alle condizioni ambientali.
Dispositivi medici:
I dispositivi medici spesso si affidano alla tecnologia COB. Ha dimensioni compatte e caratteristiche affidabili.
Illuminazione a LED:
Le persone utilizzano l'illuminazione chip-on-board nelle applicazioni. Ha un'elevata luminosità, un funzionamento affidabile e un design compatto.
Controlli industriali:
Grazie alle sue prestazioni termiche e alla sua durata, i sistemi di controllo industriale e gli strumenti di automazione utilizzano il COB.
Cosa sono le luci LED Chip On Board?
"LED chip on board" si riferisce al collegamento diretto dei circuiti LED a un substrato composto da zaffiro o carburo di silicio. Questo processo crea matrici di LED. Il chip on board LED è un concorrente più recente e sofisticato sul mercato. Offrono molti vantaggi significativi rispetto alla precedente tecnologia LED.
La tecnologia con chip PCB dimostra una maggiore densità di lumen. Le versioni LED precedenti utilizzano solo un DIP o tre LED SMD, realizzati tramite molti diodi. Un numero maggiore di diodi in un LED si tradurrà in una luce più uniforme e intensa e in uno spazio ridotto richiesto. La tecnologia COB semplifica i LED utilizzando un design a circuito singolo con due contatti quando il numero di diodi sul semiconduttore è irrilevante.
Considerazioni sulla progettazione per PCB chip-on-board
Un die semiconduttore con contatti esposti viene saldato al circuito stampato utilizzando il metodo chip on board.
Inoltre, non è presente alcun interpositore, substrato o telaio conduttore (richiesto per il collegamento dei fili). Dopo aver incollato il chip, è possibile ricoprirlo con resina epossidica sul PCB per proteggerlo e i pad collegati a filo.
Nel posizionamento e nel montaggio del chip on board in un circuito stampato standard, esistono due approcci prevalenti:
Disposizione del circuito stampato
Un editor PCB integrato e una connessione a molti domini in tempo reale.
- Collegamento diretto del filo tra la matrice e il PCB.
- Nell'assemblaggio flip-chip, il chip è collegato come un BGA.
Dopo il fissaggio e l'assemblaggio, i produttori racchiudono il chip in un rivestimento epossidico o conforme. È possibile polimerizzare questi rivestimenti termicamente o ultraviolettamente. L'elemento di progettazione più critico nel layout del PCB è l'impronta che facilita il fissaggio del die al PCB.
Flip-Chip
Un flip chip è un componente non incapsulato fissato su un PCB come un fan-out BGA. Underfill incapsula le giunzioni di saldatura da eccessive sollecitazioni meccaniche, elemento cruciale. Il laminato PCB può essere costituito da materiale standard di grado FR4, flessibile, PTFE o altro materiale specializzato.
Con questo approccio, l'impronta dovrebbe essere realizzata come un'impronta BGA. Tuttavia, il processo di assemblaggio sarà unico. FCOB prevede il flusso della saldatura sul PCB; la saldatura non aderisce allo stampo. Il chip verrà ricaricato allo stesso modo degli altri componenti SMD dopo essere stato posizionato. Pertanto, per garantire un assemblaggio affidabile, è necessario un DFA basato sull'impronta.
La dimensione del pad esposto deve essere regolata in modo che rientri nell'intervallo tipico utilizzato in un BGA utilizzando la maschera di saldatura e la maschera di pasta. Utilizzare la maschera di saldatura come diga (pad SMD) se il bump pitch è sufficiente per creare scaglie di maschera di saldatura di grandi dimensioni. Altrimenti utilizzare un tampone NSMD per evitare che le scaglie della maschera di saldatura si separino tra le creste.
Incollaggio di fili
Sul PCB è fissato un cuscinetto fissato al die. Le connessioni dei cavi vengono stabilite attraverso le aree di contatto sul die e i pad che circondano il chip. Si consiglia di incapsulare i collegamenti dei cavi e di morire in questo progetto con resina epossidica. Ciò li proteggerà dall'esposizione ambientale. Ciò proteggerà i conduttori dalla corrosione e dai danni meccanici.
Progettazione PCB ad alta velocità
I pad sono eccessivi quando viene generato l'ingombro per i pad di collegamento del filo nel PCB. L’impronta richiede la considerazione dei seguenti parametri:
- Forma del cuscinetto di contatto
- Dimensioni del cuscinetto di contatto
- Passo del cuscinetto di contatto
I cuscinetti rettangolari potrebbero avere le stesse dimensioni di quelli utilizzati nella parte dopo che è stata imballata, come in un pacchetto QFN o LQFP. Sono comunque accettabili anche i pad quadrati. La larghezza delle sfere di contatto utilizzate per collegare un filo al PCB sarà compresa tra 20 e 30 micron.
La larghezza del pad di contatto varia da 50 a 150 e calcoliamo il passo del pad utilizzando lo stesso valore. Utilizzando i valori di passo e dimensionamento del pad, è possibile disporre una varietà di pad all'interno dell'impronta del PCB per facilitare i collegamenti dei cavi.
Conclusione
La tecnologia chip on board ha cambiato l’industria elettronica. Offre vantaggi rispetto ai metodi di confezionamento tradizionali. Grazie al collegamento diretto, i dispositivi elettronici con chip direttamente collegati a bordo sono più piccoli, più leggeri e più efficienti.
Eliminando l'imballaggio in eccesso e riducendo i percorsi elettrici si ottengono prestazioni elettriche eccellenti. Ha perdite di segnale minime e un'efficace gestione termica. Questo metodo è vitale per creare tecnologie piccole e avanzate in diversi settori. È essenziale per rimpicciolire le parti elettroniche.
Offre una varietà di applicazioni e viene utilizzato come chip a bordo di sistemi di illuminazione, applicazioni automobilistiche e dispositivi di telefonia mobile.