Qu'est-ce que la technologie Chip-on-Board (COB) : Un guide complet

Dans ce tutoriel, nous allons découvrir le concept détaillé du "Chip On Board" ou COB. Si vous vous êtes déjà demandé comment sont fabriqués les appareils électroniques moins chers, durables et compacts, la réponse est la technologie chip-on-board. Le chip on board est une solution allant de la fabrication de puces au prototypage et à la carte de développement.

Aujourd'hui, nous allons fournir une compréhension approfondie du COB et des informations précieuses pour l'avenir de la miniaturisation électronique. Une tranche de semi-conducteur finie est découpée en puces. Chaque puce est ensuite physiquement liée au PCB. Trois méthodes différentes sont utilisées pour connecter les plots de connexion du circuit intégré (ou autre dispositif semi-conducteur) aux pistes conductrices du circuit imprimé. À mesure que l'électronique a évolué, la technologie d'encapsulation a également évolué. Nous apprendrons comment cette technologie d'encapsulation innovante révolutionne l'intégration des composants électroniques. Alors, commençons et passons en revue les détails de la technologie Chip On Board !

Qu'est-ce qu'un PCB Chip on Board ?

Un circuit imprimé Chip On Board (COB) est une méthode d'encapsulation utilisée pour l'assemblage de composants électroniques sur la carte PCB. Dans cette méthode, aucun composant individuel n'est configuré sur la carte, mais des circuits intégrés nus sont connectés sur la surface de la carte. L'utilisation de cette technologie réduit l'utilisation d'anciennes techniques d'encapsulation comme l'encapsulation en céramique ou en plastique, ce qui permet de réduire la taille et le poids des dispositifs et projets électroniques. Le chip on board (COB) est une méthode de fabrication de circuits imprimés dans laquelle les circuits intégrés sont attachés (directement par soudure de fils) à un circuit imprimé et recouverts d'une goutte de résine époxy.

Le COB élimine l'encapsulation des dispositifs semi-conducteurs individuels et fusionne plutôt deux niveaux d'encapsulation électronique : le niveau 1 (composants) et le niveau 2 (cartes de câblage). Comparée à d'autres technologies d'encapsulation, la technologie des puces PCB est peu coûteuse (seulement environ 1/3 du prix d'une puce similaire), permet d'économiser de l'espace et possède un savoir-faire mature. Cependant, la technologie Chip On Board présente également des inconvénients, tels que la nécessité de machines de soudure et d'encapsulation supplémentaires. La disposition d'un certain chip on board peut améliorer les performances du signal IC car elle supprime la plupart ou la totalité des boîtiers et élimine la plupart ou la totalité des composants parasites.

Chip-on-Board dans un Layout PCB :

Dans l'approche chip-on-board, une puce semi-conductrice avec des contacts exposés est soudée directement sur le PCB. En d'autres termes, il n'y a pas de grille de connexion (pour le soudage des fils), pas d'encapsulation céramique/époxy, et pas d'interposeur/substrat. Une fois fixée, la puce peut être encapsulée directement sur le PCB à l'aide d'un matériau d'enrobage époxy, qui protégera la puce et les plots soudés des dommages. Les deux principaux types de procédés pour cela sont :

1) Flip Chip on Board :

Dans le FCOB, la soudure est fluxée directement sur le PCB ; elle n'est pas attachée à la puce. La puce sera ensuite placée comme n'importe quel autre composant CMS, et sera refondue avec les autres composants. Par conséquent, une certaine conception pour l'assemblage (DFA) en termes d'empreinte est nécessaire pour garantir un assemblage fiable, en suivant des directives similaires pour le dimensionnement des plots BGA, mais basées sur la taille des bosses plutôt que sur la taille des billes.

2) Soudage par fils (Wire-Bonding) :

Dans le soudage par fils, la puce est fixée à la carte avec un adhésif. Chaque plot du dispositif est connecté avec un fil fin qui est soudé au plot et au circuit imprimé. Il est préférable d'encapsuler avec une résine époxy afin de protéger les fils de soudure et la puce de l'exposition environnementale. Cela empêche principalement la corrosion et protège les fils des dommages mécaniques. Lors de la création de l'empreinte pour les plots de soudage par fils dans le PCB, les plots sont généralement surdimensionnés. Les paramètres à prendre en compte pour l'empreinte incluent la taille du plot de contact, le pas du plot de contact et la forme du plot de contact.

Après avoir monté la puce nue sur le circuit imprimé (PCB) en utilisant l'un de ces procédés, les fils sont attachés. Une goutte de résine époxy ou de plastique est utilisée pour recouvrir la puce et ses connexions. Le procédé de soudage par bande automatisée (TAB) est utilisé pour placer la puce sur la carte. Il s'agit essentiellement d'une goutte de résine époxy ou de résine spécialement formulée déposée sur une puce semi-conductrice et ses fils de soudure pour fournir un support mécanique.

7 Étapes Principales du Processus de Fabrication Chip-on-Board :

Voici le processus discuté en détail, nous avons un total de 7 étapes :

1. Préparation du Substrat : La carte PCB est préparée en nettoyant la surface de la carte et en appliquant une couche adhésive de matériau conducteur là où les puces seront liées.

2. Fixation de la Puce (Die Attach) : Les puces nues sont obtenues et positionnées sur les zones recouvertes d'adhésif de la carte. Des machines de prélèvement et de placement ou des instruments spécialisés sont utilisés pour effectuer ce processus.

3. Liaison (Bonding) : Lorsque les puces sont configurées, elles sont liées à la carte à l'aide de bosses de soudure conductrices. Ce processus de liaison assure une connexion fiable entre les plots de contact des puces et les pistes conductrices de la carte.

4. Soudage par Fils (Wire Bonding) : Dans certaines conditions, un soudage par fils est effectué pour connecter les plots de liaison aux pistes de la carte à l'aide de fils fins. Ce processus permet la transmission des signaux électriques entre la puce et la carte.

5. Encapsulation : Pour protéger les puces et les fils de soudure des composants extérieurs. Un matériau d'enrobage peut être utilisé sur l'ensemble de l'assemblage. Ce matériau comprend également un revêtement époxy transparent.

6. Test : Différentes méthodes de test sont utilisées dans l'assemblage COB pour garantir une fiabilité et une fonctionnalité appropriées. Des tests tels que les cycles de température, les tests électriques et l'inspection visuelle sont effectués pour vérifier le fonctionnement du COB.

7. Assemblage Final : Lorsque l'assemblage chip on board réussit tous les tests, il est maintenant prêt à être intégré dans les dispositifs électroniques finaux comme les lumières LED, les téléphones ou tout autre projet.

Caractéristiques et Avantages du Chip on Board :

• Conception haute et basse pression
• Revêtement personnalisé
• Multicouche, double face
• Test fonctionnel de la carte
• Volume élevé ou faible
• Large plage de températures
• Solution compétitive en termes de coûts
• Application clé en main

Choisir la Bonne Colle pour le Collage COB :

Après avoir fixé la puce au PCB, elle est généralement encapsulée avec un matériau époxy durci thermiquement ou aux UV, ou un revêtement conforme pour la protéger, ainsi que les plots soudés, des dommages. Lors de la sélection d'adhésifs pour une tranche (ou puce), le choix dépend des exigences de la tranche en matière de mise à la terre ou de dissipation thermique. Deux types de colles sont utilisés :

Colle argent : Elle nécessite un durcissement à haute température, peut être durcie à 120°C pendant deux heures ou à 150°C pendant une heure.

Colle anaérobie : Elle est utilisée lorsque la conductivité électrique et la conduction thermique ne sont pas requises. Ce type d'adhésif durcit naturellement sans nécessiter d'exposition à haute température en bloquant le contact avec l'air.

Conclusion :

La technologie Chip-On-Board (COB) a révolutionné le monde électronique et offre différents avantages par rapport aux techniques d'encapsulation conventionnelles. Grâce à la liaison directe des puces nues sur la carte, le chip on board a permis de créer des dispositifs électroniques plus petits, plus légers et plus efficaces. La suppression de l'encapsulation encombrante et des chemins électriques plus courts offrent de bonnes performances électriques, moins de pertes de signal et une bonne gestion thermique. Cette technique est également importante pour la miniaturisation des composants électroniques et a ouvert la voie à une technologie de pointe et compacte dans différentes industries.