什麼是板上晶片（COB）技術：完整指南
1 分鐘
- 什麼是板上晶片 PCB？
- PCB 佈局中的板上晶片：
- 板上晶片製造流程的 7 個主要步驟：
- 板上晶片的特性與優點：
- 選擇合適的 COB 黏著膠：
- 結論：
在本教學中，我們將深入了解「板上晶片」（Chip On Board，簡稱 COB）的詳細概念。如果你曾想過更便宜、更耐用且更小巧的電子裝置是如何製造的，答案就是板上晶片技術。板上晶片是一種從晶片製造到原型製作與開發板的解決方案。
今天我們將深入探討 COB，並提供對電子微型化未來的有益見解。完成的半導體晶圓會被切割成晶粒，每顆晶粒再被實體黏合到 PCB 上。我們使用三種不同的方法來連接積體電路（或其他半導體裝置）的端點焊墊與印刷電路板的導電走線。隨著電子技術的發展，封裝技術也不斷演進。我們將了解這項創新的封裝技術如何革新電子元件的整合方式。現在就讓我們開始，回顧板上晶片技術的細節吧！
什麼是板上晶片 PCB？
板上晶片（COB）印刷電路板是一種將電子元件組裝於 PCB 板上的封裝方法。在這種方法中，板上不會配置個別元件，而是將裸晶積體電路直接連接到板子表面。這項技術減少了舊式封裝技術（如陶瓷或塑膠封裝）的使用，使電子裝置與專案體積更小、重量更輕。板上晶片（COB）是一種電路板製造方法，積體電路直接（以打線方式）黏著在印刷電路板上，並以一團環氧樹脂覆蓋。
COB 省去了個別半導體裝置的封裝，將兩層電子封裝（第一層：元件，第二層：佈線板）合而為一。與其他封裝技術相比，PCB 晶片技術成本低廉（僅為同款晶片的約 1/3）、節省空間，且製程成熟。然而，板上晶片技術也有缺點，例如需要額外的焊接機與封裝機。某些板上晶片的佈局可提升 IC 訊號效能，因為它們移除了大部分或全部的封裝，也去除了大部分或全部的寄生元件。
PCB 佈局中的板上晶片：
在板上晶片的做法中，半導體晶粒的裸露接點會直接銲接到 PCB。換句話說，沒有導線架（供打線用）、沒有陶瓷／環氧樹脂封裝，也沒有轉接板／基板。一旦固定，晶片可直接在 PCB 上以環氧樹脂封裝，保護晶片及其打線焊墊免受損傷。主要有兩種製程：
1) 倒裝板上晶片（Flip Chip on Board）：
在 FCOB 中，銲料直接塗佈在 PCB 上，而非附著於晶粒。接著晶片就像其他 SMD 元件一樣放置，並與其他元件一起進行回銲。因此，在封裝尺寸方面需要一些組裝設計（DFA），以確保可靠組裝，遵循類似 BGA 焊墊尺寸的設計準則，但改以凸點尺寸而非球徑為基準。
2) 打線接合（Wire-Bonding）：
在打線接合中，晶片先以黏著劑固定在板上。裝置上的每個焊墊都以極細的金屬線與電路板銲接相連。最好再以環氧樹脂封裝，保護打線與晶粒免受環境暴露，主要防止腐蝕並避免金屬線受到機械損傷。在 PCB 上為打線焊墊建立封裝時，焊墊通常會加大。需考慮的封裝參數包括接觸焊墊尺寸、接觸焊墊間距與接觸焊墊形狀。
裸晶透過上述任一製程安裝到印刷電路板（PCB）後，再連接金屬線。接著以一團環氧樹脂或塑膠覆蓋晶片及其連接。會使用卷帶自動接合（TAB）製程將晶片放置於板上，基本上是在半導體晶片及其打線上點一滴特殊配方的環氧樹脂或樹脂，以提供機械支撐。
板上晶片製造流程的 7 個主要步驟：
以下詳細說明流程，共 7 個步驟：
1. 基板準備：清潔 PCB 板表面，並在晶片黏合處塗佈導電材料的膠層。
2. 晶粒黏著：將裸晶放置並定位在已塗膠的板子區域。此步驟使用取放機或專用設備完成。
3. 接合：晶片定位後，使用導電銲料凸塊與板子接合。此接合過程確保晶片焊墊與板子導電走線之間的可靠連接。
4. 打線接合：某些情況下會使用極細金屬線進行打線，將接合焊墊與板子走線連接。此製程有助於晶片與板子之間的電氣訊號傳輸。
5. 封裝：為保護晶片與金屬線免受外部因素影響，整個組件會覆蓋封裝材料。此材料通常為透明環氧樹脂塗層。
6. 測試：COB 組裝採用多種測試方法以確保可靠性與功能性。例如進行溫度循環、電氣測試與目視檢查，以驗證 COB 的功能。
7. 最終組裝：當板上晶片組裝通過所有測試後，即可整合至最終電子裝置，如 LED 燈、手機或其他專案。
板上晶片的特性與優點：
- 高壓與低壓設計
- 客製化塗層
- 多層、雙面
- 功能性板階測試
- 大量或少量
- 寬廣溫度範圍
- 具成本競爭力的解決方案
- 一站式應用
選擇合適的 COB 黏著膠：
晶片黏著到 PCB 後，通常會以熱固化或紫外線固化的環氧樹脂材料或共形塗層進行封裝，以保護晶片及其打線焊墊。選擇晶粒（或裸晶）用膠時，需視晶粒對接地或散熱的需求而定。常用的兩種膠為：
銀膠：需高溫固化，可在 120°C 固化兩小時，或 150°C 固化一小時。
厭氧膠：當不需要導電與導熱時使用。此類膠水無需高溫，只要隔絕空氣即可自然固化。
結論：
板上晶片（COB）技術已革新電子世界，相較於傳統封裝技術具有多項優勢。由於裸晶直接黏著於板子上，使得電子裝置體積更小、重量更輕且效率更高。去除笨重封裝並縮短電氣路徑，帶來更佳的電氣效能、更低的訊號損失與更好的熱管理。此技術對電子元件微型化至關重要，也為各產業的尖端緊湊技術鋪路。
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