Introdução:
A tecnologia Chip On Board (COB) atingiu um estado de estabilidade no setor de fabricação de eletrônicos. No passado, as pessoas usavam o COB para produzir bens de consumo mais baratos. O COB é mais adequado que o IC para uso em espaços confinados, pois os dispositivos eletrônicos continuam diminuindo de tamanho. Neste post, discutiremos em profundidade o chip on-board.
Compreendendo o chip on board PCB
Uma placa de circuito impresso com um chip integrado é um método de embalagem. As peças eletrônicas podem ser montadas em uma placa de circuito impresso por meio de chip on board. Este método conecta circuitos integrados vazios na superfície da placa. Além disso, não é necessário configurar componentes individuais.
O chip na placa ajuda a tornar os dispositivos eletrônicos mais leves e menores. Esses métodos, como embalagens de cerâmica ou plástico, diferem dos antigos.
Você pode obter uma montagem compacta e eficiente dos chips usando rachaduras de solda ou adesivos para montagem dos chips. Quando o semicondutor está ligado à placa, ele cria caminhos elétricos mais curtos. Isso melhora o desempenho elétrico e reduz as perdas de sinal. Ajuda a gerenciar bem o calor conectando chips a almofadas térmicas ou dissipadores de calor na placa.
Como são feitas as placas Chip-On-Board?
Preparação do substrato:
Eles usam uma placa limpa para preparar a placa de circuito impresso. Em seguida, adicione uma camada pegajosa de material condutor para criar a área onde os chips irão aderir.
Morrer anexar:
Coloque os chips não revestidos na área da placa revestida com adesivo. Instrumentos especializados ou dispositivos pick-and-place são usados para este procedimento.
Colagem:
Os chips são configurados usando cristas de solda. Essas cristas de solda aderem a uma placa. Essa ligação conecta as áreas de contato do chip e os traços condutores da placa.
Ligação de fio:
Sob certas condições, fios finos conectam placas de ligação aos traços da placa por meio de ligação de fios. Este procedimento facilita a transmissão do sinal elétrico entre a placa e o chip.
Encapsulamento:
Você pode cobrir toda a montagem com um material encapsulante. Ele protege chips e ligações de fios de componentes externos. Além disso, revela o revestimento epóxi.
Teste:
Técnicas de teste são aplicadas durante a montagem do COB. Garante a funcionalidade e confiabilidade do COB. Os processos são executados, incluindo testes elétricos, inspeção visual e ciclos de temperatura. Estas etapas confirmam a operação do COB.
Assembléia final:
Depois de concluir todas as etapas de teste, o conjunto do chip on board fica pronto para integração nos dispositivos eletrônicos. Não se limita a smartphones e chip LED na iluminação de bordo.
Principais vantagens do Chip-On-Board
- Chip on board tem um design compacto. A montagem dos chips semicondutores nus em um substrato via COB produz soluções com eficiência de espaço. Este atributo é benéfico em situações onde as restrições nas dimensões são críticas.
- A tecnologia COB distingue-se pela sua maior fiabilidade. COB garante desempenho resiliente. Ele fornece ambientes de alta pressão devido a falhas de ligação de fios e outros riscos potenciais. Esta resiliência é crítica para aplicações onde o atraso é inaceitável. São controles industriais e eletrônica automotiva.
- COB possui funcionalidades de controle térmico. Adicionar circuitos à base esfria-a, tornando-a adequada para eletrônicos e luzes LED que precisam de energia.
- A produção em grande escala pode trazer benefícios económicos. Eliminando a necessidade de materiais de embalagem e otimizando o processo de montagem. Comparado aos ICs, poderia manter os custos baixos.
Desvantagens dos LEDs Chip On Board (COB)
- Fixação do substrato e vedação do dispositivo semicondutor. Isso impede a capacidade de substituir ou aprimorar componentes. Esta inflexibilidade pode apresentar dificuldades em circunstâncias que necessitam de capacidade de ajuste.
- Contribui para a complexidade do processo de fabricação. A tecnologia COB é mais desafiadora de configurar e usar do que os métodos tradicionais de empacotamento de IC. Isso ocorre porque requer ferramentas e habilidades específicas. Essa complexidade pode contribuir para o aumento das despesas iniciais e para o aumento dos prazos de produção.
- Devido aos materiais e dispositivos especializados necessários, a tecnologia COB pode incorrer num custo inicial elevado. No entanto, a produção em grande escala apresenta benefícios financeiros. No entanto, iniciativas ou protótipos de menor escala podem considerar o investimento inicial dispendioso.
Aplicações de Chip On Board
Eletrônica Automotiva:
Sensores automotivos e unidades de controle usam tecnologia COB. Possuem durabilidade e resistência às condições ambientais.
Dispositivos médicos:
Os dispositivos médicos dependem frequentemente da tecnologia COB. Possui dimensões compactas e características confiáveis.
Iluminação LED:
As pessoas usam iluminação chip-on-board em aplicações. Possui alta luminosidade, operação confiável e design compacto.
Controles Industriais:
Devido ao seu desempenho térmico e durabilidade, os sistemas de controle industrial e ferramentas de automação utilizam COB.
O que são luzes LED Chip On Board?
“Chip on board LED” refere-se à fixação direta de circuitos de LED a um substrato composto de safira ou carboneto de silício. Este processo cria matrizes de LED. O chip on board LED é um entrante mais recente e sofisticado no mercado. Eles oferecem muitos benefícios significativos em comparação com a tecnologia LED anterior.
A tecnologia PCB chipada demonstra uma maior densidade de lúmen. As iterações de LED mais antigas usam apenas um LED DIP ou três SMD, realizados por meio de vários diodos. Um número maior de diodos em um LED resultará em uma luz mais consistente e intensa e na redução do espaço necessário. A tecnologia COB simplifica os LEDs usando um design de circuito único com dois contatos quando o número de diodos no semicondutor é irrelevante.
Consideração de projeto para PCBs chip-on-board
Uma matriz semicondutora com contatos expostos é soldada à placa de circuito impresso usando o método chip on board.
Além disso, não há intermediário, substrato ou estrutura de chumbo (que é necessário para a ligação dos fios). Depois de colar o chip, ele pode ser coberto com epóxi no PCB para protegê-lo e às almofadas ligadas ao fio.
Na colocação e montagem do chip em uma placa de circuito impresso padrão, existem duas abordagens predominantes:
Layout de PCB
Um editor de PCB integrado e uma conexão com vários domínios em tempo real.
- Ligação direta de fio entre a matriz e o PCB.
- Na montagem flip-chip, o chip é conectado como um BGA.
Após a fixação e montagem, os fabricantes envolvem o chip em um epóxi ou revestimento isolante. Você pode curar esses revestimentos termicamente ou ultravioleta. O elemento de design mais crítico no layout da PCB é a área ocupada que facilita a fixação da matriz na PCB.
Flip-Chip
Um flip chip é um componente não encapsulado afixado a um PCB como um fan-out BGA. Underfill encapsula as junções de solda contra estresse mecânico excessivo, um elemento crucial. O laminado PCB pode consistir em material padrão de grau FR4, flexível, PTFE ou outro material especializado.
Com esta abordagem, a pegada deve ser elaborada como uma pegada BGA. No entanto, o processo de montagem será único. FCOB envolve fundir a solda no PCB; a solda não adere à matriz. O chip será recarregado da mesma maneira que outros componentes SMD após ser posicionado. Portanto, é necessário algum DFA baseado em pegada para garantir uma montagem confiável.
O tamanho da almofada exposta deve ser ajustado para ficar dentro da faixa típica usada em um BGA, utilizando a máscara de solda e a máscara de pasta. Use a máscara de solda como barragem (almofada SMD) se o passo do relevo for suficiente para criar lascas grandes da máscara de solda. Caso contrário, use uma almofada NSMD para evitar que as lascas da máscara de solda se separem entre as cristas.
Ligação de fio
Uma almofada fixada na matriz é afixada ao PCB. As conexões dos fios são estabelecidas através das áreas de contato na matriz e nas almofadas que circundam o chip. Recomenda-se encapsular as conexões dos fios e moldar neste projeto com epóxi. Isto irá protegê-los contra a exposição ambiental. Isso protegerá os condutores contra corrosão e danos mecânicos.
Projeto de PCB de alta velocidade
As almofadas são excessivas quando a área ocupada pelas almofadas de ligação dos fios na PCB é gerada. A pegada requer consideração dos seguintes parâmetros:
- Formato da almofada de contato
- Tamanho da almofada de contato
- Passo da almofada de contato
As almofadas retangulares podem ter o mesmo tamanho daquelas usadas na peça depois de embalada, como em um pacote QFN ou LQFP. No entanto, as almofadas quadradas também são aceitáveis. A largura das esferas de contato utilizadas para ligar um fio ao PCB será entre 20 e 30 mícrons.
A largura da almofada de contato varia de 50 a 150, e calculamos a inclinação da almofada usando o mesmo valor. Usando os valores de espaçamento e dimensionamento do pad, você pode organizar uma variedade de pads dentro da área ocupada pela PCB para auxiliar na ligação dos fios.
Conclusão
A tecnologia chip on board mudou a indústria eletrônica. Oferece vantagens em relação aos métodos de embalagem tradicionais. Devido à ligação direta, os dispositivos eletrônicos com chips conectados diretamente a bordo são menores, mais leves e mais eficientes.
A eliminação do excesso de embalagens e a redução dos caminhos elétricos proporcionam um excelente desempenho elétrico. Possui perdas mínimas de sinal e gerenciamento térmico eficaz. Este método é vital para a criação de tecnologias pequenas e avançadas em diferentes setores. É essencial para diminuir o tamanho das peças eletrônicas.
Ele oferece uma variedade de aplicações e é usado como chip em sistemas de iluminação de bordo, aplicações automotivas e dispositivos de telefonia móvel.