了解 PCB 技术中的板载芯片 (COB) 是什么

这是一项技术，半导体芯片是裸露的，直接安装在电路板上。与传统方法不同，COB 不需要单独的芯片封装。相反，裸芯片直接放在 PCB 上。然后芯片找到其位置，并将它们连接到其他组件。电线用环氧树脂或塑料覆盖以保护这些连接。封装是该过程。然后通过一种称为 COB 胶带自动粘合的方法将芯片牢固地粘合到位。这种直接安装节省了 PCB 中的空间并提高了整体性能。

板上芯片应用

COB应用于许多领域，汽车，电子，医生设备等。这支持需要强导热和导电性的应用，如 LED 照明和智能手表. 高性能组件可以用特殊的无压环氧树脂制成。芯片通常粘合到金或铝板. 带状键合可提高信号质量 RF 和毫米波器件。封装可保护芯片，尤其是传感器。为了降低电感，倒装芯片技术利用焊球或金凸块将芯片面朝下安装。芯片通过热压固定在 PCB 焊盘上，并进行底部填充以提供保护。先进的测试提供可靠的连接，同时快速原型选择赋予了COB极大的适应性。

COB 的优势

紧凑且节省空间的设计

提供极其紧凑和小尺寸设计。您可以在更小的空间内获得更多。这种设计节省了 PCB 上的空间，为其他任何东西留出了余地。这对于空间受限的设备非常有用。此外，这种紧凑的设置可以提高设备性能。使用 COB，您可以在更小的空间内获得更多。

近距离强度高

在近距离设置下，您可以获得强大而明亮的输出。它非常适合聚焦照明需求。LED 等应用将向您展示其优势。COB 为每个组件提供比其他方式更大的发光功率。这还可以提高整体效率，并消除对额外光源的不必要需求。在狭小或封闭的空间中，COB 可提供良好的可视性。

近距离观察时的高度均匀性

即使在近距离也能提供高均匀度。结果是平滑一致的光输出，消除了阴影和不均匀的斑点。这对于需要清晰、聚焦照明的设备来说是理想的选择。无论它填充的空间有多大，COB 中的光都会均匀地分布在光束上。由于其均匀性，它非常适合精密任务，例如医疗或检查设备。消除眩光或光线变化后，您将获得更好的可视性。

简单的单电路布局

轻松连接多个 LEDs 在一块电路板上。这种设置使组装更加简单。更多的故障点意味着这些连接更难到达。接线更少，因此可靠性更高。整体性能也可以通过简单的设计来提高。

出色的热性能确保稳定性

您可以更好地控制设备的温度。因此，组件始终可以平稳高效地运行。COB 可以很好地控制热量，从而降低损坏风险。但是，提高热性能可以延长产品的使用寿命。

便宜

其他封装方法成本较高，而 COB 技术成本低廉。同样的芯片，成本仅为其他封装方法的三分之一左右。从成本效益上讲，COB 成本低廉，可帮助您节省生产成本。COB 还可以节省电路板空间。允许您将组件放置在更小的空间中。此外，它采用成熟的工艺来生产可靠的质量。

COB的缺点

需要额外的机器

这项技术有一些缺点。组装时可能需要额外的焊接机。最后步骤还需要包装机。这会增加您的初始设置成本。需要更多设备可能会减慢生产速度。在选择 COB 之前，您应该考虑它们。

更严格的环境要求

PCB 贴片对环境的要求更严格。但是，如果你想遵守这些规则，你必须严格遵守。这可能会使你的制造过程变得困难。COB 组件也难以维护。一旦安装，修复起来就更困难了。

热膨胀系数 (CTE) 问题

最常见的是，PCB 芯片基于引线框架（BGA）。这样做可能会导致没有 VCC 或接地连接到引脚。您可能会遇到 CTE 问题。材料对热的反应与它们不由不同层组成时的反应不同。基板连接可能很差并导致性能问题。

色彩均匀性不如显示屏

你会发现颜色不如产品屏幕。这可能会导致一些亮点和色调不合适。如果您的项目需要精确的颜色匹配，这可能是一个问题。不同的颜色可能会混淆您对产品的感知。您可能需要额外的干预来纠正这些偏差。也许，这使得 COB 不适合那些必须具有完美色彩精度的应用。

板上芯片组装材料

在芯片组装过程中选择正确的材料同样重要。因此，您需要 PCB材料与半导体相比，CTE 失配较低。不幸的是，很少有标准材料能满足这样的要求。尽可能低的 CTE 失配有助于减少温度变化时连接的压力，从而减少长期问题。主要芯片材料硅的 CTE 为 ~3 ppm/°C。但是，有一些先进的材料可以提供帮助：

PTFE 层压板陶瓷填料 – RO3003（热膨胀系数 = 6 ppm/°C）或 RO4835（热膨胀系数 = 8 ppm/°C）
氮化铝等陶瓷 – CTE = 4-5 ppm/°C（用作IC基板材料）
柔性印刷电路板 – 制成聚酰亚胺混合物，适用于板上芯片组装
硅中介层 – 充当缓冲层，减少芯片和 PCB 之间的应力

制作 COB 封装的步骤

COB 封装制作起来相当简单。半导体芯片将直接安装到 PCB 上。最终，这种方法将芯片和基板集成为一个单元。您无需使用引线或焊盘；您无需使用传统封装。相反，它们全部集成在一起以获得更好的性能。这节省了空间并使您的设计更简单。

基板准备

这款基板是您开始制作 COB 封装的地方。做好基板的清洁。良好的连接需要这一步。然后，在上面放置一层稍薄的导电层。这一层通常用铜制成。这样做是为了将芯片放在表面上。如果基板清洁且有涂层，这有助于获得更好的性能。

芯片放置和对准

然后把半导体芯片放在基板上。还要确保它与导电迹线对齐。这种对齐非常重要。它确保连接良好。芯片只有精确放置才能正常工作。在执行此操作时，请慢慢来。

导电胶芯片粘接

放置芯片，然后将其粘合。此步骤使用导电粘合剂。银芯片粘合环氧树脂、硅树脂或丙烯酸酯都是常见的选择。然后小心地将粘合剂涂抹到要连接到基板的芯片上。这种粘合形成牢固而可靠的连接。它使芯片在您的设备中正常工作。在继续之前，请确保粘合良好。

电气连接引线键合

然后将焊线夹到芯片上。此步骤应使用焊线工艺完成。该机器将细线放在芯片和基板之间。这些线可以建立电气连接。它们将芯片固定到基板上。确保网络连接牢固。

密封和封装

放置键合线后，COB 封装将被密封。为此可以使用保护材料。可以使用环氧模塑化合物或液体封装剂。它可以保护芯片和键合线。它可以保护它们免受损坏。使此密封牢固且完整。

板上芯片类型

倒装芯片

在此过程中，设备是倒置的。电路板位于第一个（顶部）层。电路板上放置着小焊球。这些焊球被送到芯片上。然后芯片和电路板被送往回流焊接。结果是牢固的电气连接。最终您会得到小巧而简约的设计。

筑坝和填筑

半导体芯片因此得到了很好的保护。因此，你将层放在芯片上。然后，用环氧树脂覆盖芯片。无论是堤坝还是专门设计的屏障或自然过程，它都会在边缘形成屏障。然后用不同的材料填充。这样可以避免损坏，从而保护芯片免受损坏。你可以用热或紫外线然后。它非常适合在汽车或飞机等困难的地方使用芯片。这就是芯片即使在恶劣条件下也能正常工作的原因。

球顶

将环氧树脂涂在芯片上，然后用球形或圆形（一种封装）有效地保护芯片。这种球形可保护芯片免受损坏和污垢。首先，将芯片放在基板上。然后将球形顶部材料放在芯片上并填充，形成球形。然后用热或紫外线固化材料。芯片可以承受这种机械应力，该方法将其与其他部件隔离。它还节省了成本，因为不需要额外的坝，并且减少了电磁干扰.

引线键合

它与电路板的搭配方式如下。首先用粘合剂将芯片粘贴起来。然后，芯片上的每个焊盘通过细线连接到电路板。芯片和电路板都焊接在这些线上。这类似于将集成电路连接到框架。但在那里，芯片是直接通过线焊到电路板上的。

柔性电路板

芯片本身有金属引线连接芯片。这些引线连接到器件焊盘。然后将它们焊接到印刷电路板上。这有助于建立牢固的连接。封装材料覆盖芯片和连接。保护芯片免受潮湿和有害气体的影响。此外，它还提供散热，同时保护引线键合免受损坏。例如，口袋计算器，印刷电路板可以放入最终产品中。对于多芯片模块，电路板可能连接到另一个电路板。有些电路板有处理热量的层，这些电路板可以处理热量大功率设备，包括 LED。其他低损耗设备可以设计为微波频率。

COB LED 技术详解

利用这项技术，红、绿、蓝芯片可直接安装到印刷电路板 (PCB) 上。因此，您可以使用这种方法在更小的空间内放置更多芯片。它还产生了平面，甚至 LED 表面。COB 有三种颜色，可以制作出色彩鲜艳的恒星图像，就像真实的东西一样。与其他方式一样，可以在相同的空间中安装更多 LED 双列直插式封装 (DIP) 和表面贴装器件（SMD）。 COB 占用空间更小，无需接合线。这意味着像素间距更紧密。分辨率越高，像素间距越近（像素间距）。COB 技术的图像质量、可靠性和能源效率可以得到提高。

板上芯片封装工艺 (LED 芯片)

LED 芯片的板上芯片 (COB) 封装工艺的详细方法可保证高质量的组装和性能。通过执行这些步骤，您将创建紧凑的设计，并使您的产品更高效。以下是关键步骤的细分：

步骤 1：晶体扩展

利用扩晶机，将LED芯片薄膜均匀扩开，并将紧密排列的LED晶粒拉开。

第 2 步：粘合剂准备

将扩展的水晶环放置在涂有银糊层的表面上，并涂上银糊以帮助粘合。

步骤 3：刺穿 LED 芯片

将水晶膨胀环放在穿孔支架中，然后使用穿孔笔将 LED 芯片连接到显微镜上的 PCB 上。

步骤 4：热循环炉

因为我们不想损坏 PCB 上的 LED 芯片涂层，所以我们会将穿孔的 PCB 放入热循环炉中，以快速固化银浆。

步骤5：芯片放置

在 IC 位置涂上红胶，然后用防静电设备将 IC 芯片取下，并将其放在粘合剂的正确位置上。

步骤 6：干燥模具

将粘合的模具放在热循环炉中的平面加热板上进行固化，或让其在自然条件下固化更长时间。

步骤 7：引线键合

然后使用铝线键合机将芯片（LED 芯片或 IC 芯片）通过铝线连接到 PCB。

步骤 8：测试前检查

使用专门的检测工具对COB板进行预测试，查看板上是否有缺陷，如果不合格则进行返修。

步骤 9：涂胶

使用点胶机在粘合好的 LED 芯片上涂抹适量的 AB 胶，并将黑胶封装在 IC 的顶部。

步骤10：固化组件

将PCB放入热循环炉中恒温固化，将PCB密封，然后放入炉中。

步骤 11：测试后评估

在专门的测试工具上对封装好的PCB板进行电气性能测试，以检验其质量和功能。

SMD 与 COB 封装技术

键合线与粘合剂

在 SMD 中，接合线用于将组件连接到 PCB。这些连接由焊接机创建，焊接机将导线加热并压到材料上以创建连接。这些连接可能很弱或很强，如果操作不正确，它们就会失效。另一方面，COB 技术利用粘合剂粘合，可确保牢固、可靠的接口，不会因环境或焊接错误的影响而失效。

恶劣环境下的 COB

SMD 组件更容易受到高温、潮湿和撞击的损坏。由于这些是外部因素，它们位于 PCB 表面。然而，由于 COB 技术具有牢固的粘合剂粘合，因此受此类恶劣条件的影响较小。

采用 COB 实现更细的像素间距

没有接合线，这项技术就不需要那么精细，因为它不需要接合线。它能制造出更小、更高分辨率的显示器。这样才能产生更清晰的图像。

组件大小限制

SMD 有尺寸限制。通常仅限于大于 0.5 毫米的部件。然而，COB 可以使用更小的元件，尺寸只有几微米。这是 COB 的一个优势，因为如果需要使用高级显示器，这种灵活性提供了首选解决方案。

关于板载芯片的常见问题

汽车照明为何常采用COB？

它用于聚光灯、筒灯和前灯。它们发出坚固、锐利的光束，您会在汽车中看到它们。它非常适合明亮的定向光。由于它们是这样制造的，它有助于热量管理。多个 LED 芯片组成一个模块。在这里，热量实际上会进一步扩散。COB LED 还提供对照明控制的精细调整。它们非常适合汽车在准确性至关重要的场合使用。

COB与传统芯片封装有何不同？

COB 是一种特殊的封装技术。它直接在电路板上安装半导体芯片。这与传统封装技术不同。另一方面，传统方法中芯片是逐个封装的。使用 COB 时，裸芯片直接安装到电路板上。它提高了性能并节省了空间。它们也更小、更高效。此外，它们的生产成本更低。COB 技术提供更好的质量和更低的成本。

COB技术对于大规模生产是否具有成本效益？

是的。该产品可提高效率并降低成本。这是一个简单而廉价的工艺。降低成本与减少制造步骤相辅相成。COB 技术有充分的理由吸引高端市场。COB LED 显示屏可以轻松快速地安装。最终，它为制造商节省了时间和金钱。

COB散热用什么材料？

使用铜是因为铜是良好的热导体。此外，导热胶也有助于冷却物体。氮化铝在热管理方面表现突出。相反，它的导热性比铝板或氧化铝。其他有效的选择包括陶瓷基板以及直接粘合铜。电子设计中的散热得到改善。这些材料的组合可以提高性能和可靠性。

总结

该 PCB令牌博客中，我们深入探讨了板上芯片技术，即将半导体直接安装在电路板上。突出的优势包括紧凑、高效和性能强大，适用于 LED 照明和汽车应用。但它也暴露了一些缺点，包括需要额外的机器和更严格的环境规则。COB 是现代电子产品中非常重要的一部分。