本文解释了什么是板上芯片、制造商如何构建它以及它的不同应用。详细了解这种节省成本、具有保护性且高效的制造工艺。
介绍
打开电子组件后，您可能会在电路板上看到一个看起来奇怪的斑点。它最初可能看起来很奇怪，因为它看起来已经变形了。但是，经过测试，您会发现该 blob 执行了其预期的应用程序。这个奇怪的电路组件有一个 板上芯片 （或简称COB）里面。
什么是板上芯片？
顾名思义，板上芯片是 PCB 顶部的芯片组件。 COB 包括通过电路板上的焊盘引线键合或焊接的集成电路（位于芯片或硅晶圆片上）。粘合或焊接后，机器注入环氧树脂或塑料涂层。该涂层可保护敏感芯片和引线键合免受潮湿影响。它还可以保护它们免受机械和电气应力的影响。
板上芯片的历史
电子制造商开发了板上芯片 (COB) 以降低制造成本。它们消除了对集成电路封装的需要，并节省了电路布局的空间。您通常会在廉价电子产品（例如计算器、液晶显示器、电子玩具等）上找到 COB。您还可以在 LED 照明和射频应用等领域找到 COB。它们还用于小型电子产品，例如移动电话和智能卡。
COB 非常适合 LED 照明。这是因为 LED 芯片可以在单个 LED 封装中挤在一块板上（稍后您将看到）。此外，COB 还具有良好的散热和节能特性。这些特征对于所述应用是有用的。
COB 可以使射频电子电路受益，因为 COB 组件无需引线框架，从而缩短了引线长度。此功能改善了电路的电容和电感特性。它非常适合射频电路。
如今，随着电子产品小型化趋势的持续，制造商广泛采用COB。因此，更多的 PCB 制造厂可能会提供 COB 制造。最好联系他们了解他们的 COB 制造能力。
板上芯片是如何构建的？
制作 COB 涉及多个步骤。您需要了解如何处理和引线键合用于引线键合 COB 的芯片芯片。您还需要准备一些化学材料来放置芯片并封装集成电路组件。步骤如下：
1. 制造商制造带有准备好接收芯片管芯或晶圆片的焊盘的印刷电路板。设计人员应计算这些焊盘的间距，以便能够快速可靠地将它们引线键合到芯片上。
2. 清洁 PCB 并准备好接收芯片。芯片落入 PCB 基板部分，并涂上一层薄薄的粘合材料将其固定到位。
3. 处理芯片裸片并将其放置在 PCB 上带有粘合材料的暴露基板上。操作员应小心地将这些芯片与芯片连接件对齐。它们附着在基板表面上暴露的铜焊盘上以进行引线键合。
4. 引线键合机将芯片焊盘键合到 PCB 裸露焊盘的图案上。 PCB 焊盘必须能够承受引线键合过程的热量。因此，焊盘应设计为金色饰面或具有较厚的铜迹。
5. 我们在组件表面涂上封装材料（通常是环氧树脂）。它可以保护敏感部件（芯片、PCB 焊盘和引线键合组件）免受环境影响。这部分是您主要在电路板顶部看到的黑色斑点。
板上芯片的一些变体
COB 有不同的变体，它们有各自的优点和特定的应用。
1. 倒装芯片 COB
倒装芯片 COB 将芯片放置在基板下方，并带有芯片连接垫。这就是这个词的由来；组装后它们看起来就像倒置的芯片。此配置使用 BGA 型连接来连接到其 PCB 基板。这种设置意味着它们下面有焊料凸块。密封剂通常沿着焊点并位于芯片下方，称为底部填充。操作员不需要在顶部芯片上放置引线键合。因此，用于 LED 应用的 COB 比引线键合非倒装芯片 COB 更亮。 LED 制造商使用倒装芯片 COB，使表面贴装 LED 芯片芯片之间的空间更紧密。这种配置产生了有点单一的光源效果。
倒装芯片LED管芯通常与其他倒装芯片LED连接形成串联电路。该电路的末端连接到基板上的电焊盘，从而减少了 LED 封装上的焊盘数量。基板上挤满的 LED 数量决定了 LED 封装可提供的亮度水平。
2. 引线键合COB
A。引线键合 COB（用于 LED）
与倒装芯片一样，制造商在 LED 应用中采用引线键合 COB。在一些高功率表面贴装 LED 内部，您会看到引线键合 COB 配置。应该可以看到从顶部芯片连接到基板上相应的电气连接的金线键合。这种组装方式使 LED 具有较高的电效率和热效率。然而，倒装芯片 COB 的效率更高。它们的电学和热学性能更好。这是因为它们缺乏可能导致功率损耗的引线键合。
与倒装芯片 LED 一样，引线键合 LED 也可以串联。这形成了一个串联电路，减少了 LED 封装中的焊盘数量，同时使它们更亮。然而，倒装芯片还有一个额外的优势，因为它们不需要引线键合。
b.带封装的引线键合 COB
引线键合 COB 的顶部芯片连接引线键合到 PCB 的裸露焊盘上。之后，制造商将其封装在环氧树脂涂层中作为保护。您会在许多廉价电子产品上找到这种配置，例如计算器、玩具和 LCD 模块。与 IC 封装的同类产品相比，引线键合 COB 的批量生产成本较低。您还可以通过这种类型的配置节省项目空间。此外，您可以使用封装来使您的组件更坚固。它还将使其具有热效率并受到保护。
COB 的一些封装技术
COB组装易碎；芯片和焊线对物理应力很敏感。此外，水分和其他化合物会影响 COB 的各个部分，随着时间的推移，其性能会下降。因此，采用封装技术来保护组件。以下是常用的封装方法。
1. 球形顶部分配
这种封装技术使用环氧树脂（或一种紫外线固化）化合物，在干燥时保护整个 COB 组件。该化合物通过狭窄的针阀施加并流过整个 COB。测量化合物的粘度对于确保其在封装过程中不会损坏任何引线键合至关重要。此外，操作员应注意分配的化合物的量。这可以防止 COB 的高度达到允许的限制。
球顶封装可以使 COB 绝缘。它还可以保护其免受危险化学品和湿气的侵害。该技术还可以支持整个COB结构。它是通过搬运过程中的机械应力来实现这一点的。
2. 围坝和填充分配
围坝和填充点胶使用两种粘度材料。第一种是在 COB 侧面形成坝的高粘度材料，第二种是在坝内侧的低粘度材料。
较高粘度的材料限制较低粘度材料的流动。它在大坝保护的区域之外这样做。此后，与高粘度材料相比，制造商以更高的速度分配低粘度材料。
这种分配技术比球顶技术更快。它形成了更好、均匀的结构。该结构是可预测的并且具有更严格的公差。由于上述特性，围坝和填充点胶更多地用于薄型电子产品。
板上芯片的不同应用
制造商可以在多种应用中使用芯片板。以下是一些示例。
1. 照明应用
COB 的功率和热效率特性使其非常适合 LED 照明应用。引线键合 COB 具有非常短的引线键合，是优良的电导体。这些线的例子有金、铝、铜和银。倒装芯片 COB 更好，因为它们不使用引线键合，并且可以通过焊料凸点直接电连接到焊盘或走线。
2、射频电路
COB 更适合射频电路。这些电路受到材料的电感和电容特性的影响。他们通过非常短的电气连接来实现这一点。 COB 消除了 IC 的引线框架和封装。芯片通过焊线或类似 BGA 的焊料凸块连接到电路焊盘/轨道。
3.廉价集成电路
如前所述，制造商广泛使用 COB 生产廉价电子产品。这些产品受益于使用无封装集成电路的成本降低。制造过程中存在初始设置成本。但是，它们被大规模生产的大量产品所掩盖。
4.航空航天工程
随着时间的推移，COB 会变得可靠且耐用。然后它就可以承受恶劣的条件。这种条件非常适合航空航天。他们需要长期使用故障率低的组件。
COB 的紧凑特性有助于空间受限的设计，这对于航空航天工程至关重要。例如，设计人员可以将 COB 应用到电路中。这些电路嵌入在具有空间意识的航天飞机的不同模块中的电路板中。
操作员可能会使航空航天部件承受高热应力。高端嵌入式计算设备就是一个例子。阳极氧化铝可应用于COB封装，以提高整体导热率。
结语
COB 制造是一种节省成本和空间的工艺。它可以帮助大多数电子设计公司。本文讨论了 COB 的历史、构造、各种封装技术以及各种应用。