El ensamblaje Chip on Board (COB) es un método de encapsulado en el que un dado semiconductor desnudo se monta directamente sobre un sustrato — normalmente una PCB — en lugar de alojarse primero en un encapsulado individual de plástico o cerámica. El dado se conecta eléctricamente a la placa y luego se protege con una capa de encapsulante, la mayoría de las veces una “gota” de resina epoxi negra, razón por la cual los módulos COB a veces se reconocen por esa característica cúpula o punto.
Debido a que se omite la etapa de encapsulado, COB suele describirse como una técnica de ensamblaje a nivel de dado o a nivel de chip, distinta detecnología de montaje superficial (SMT), que coloca componentes preempaquetados (como QFN oBGAs) sobre una tabla.
Nota: "COB" a veces se usa de forma imprecisa para referirse a los módulos LED COB, un producto de iluminación específico fabricado con esta técnica. Este artículo aborda COB como un método de ensamblaje general; los módulos LED son una de varias aplicaciones que se analizan a continuación.
Qué significa COB: chip desnudo vs. componentes encapsulados
En el SMT convencional, el fabricante del chip encapsula el dado dentro de una carcasa protectora con sus propias patillas o esferas de soldadura, y ese componente terminado se suelda posteriormente en una PCB. El encapsulado añade una capa de protección, estandariza la huella y facilita la manipulación.
El encapsulado COB elimina ese paso intermedio. El dado sin encapsular —la pieza de silicio en bruto— se monta directamente en la placa, se conecta al circuito y luego se encapsula in situ. Esto cambia algunas cuestiones prácticas:
HuellaLos módulos COB suelen ser más pequeños y delgados, ya que no hay un cuerpo de encapsulado separado.
Camino térmicoSin material de encapsulado entre el dado y el sustrato, el calor puede disiparse de forma más directa en muchos diseños.
ManejoLos chips desnudos son más frágiles y sensibles a la contaminación que las piezas encapsuladas, por lo que requieren condiciones de manipulación controladas.
Flexibilidad de diseñoA veces se pueden colocar varios troqueles muy juntos en un mismo sustrato, lo cual es útil para módulos compactos de múltiples chips.
Dado que COB fusiona la etapa de encapsulado del componente y la etapa de ensamblaje de la placa en un solo proceso, en la industria a veces se le denomina “encapsulado de nivel 1,5”, es decir, un paso intermedio entre el encapsulado a nivel de chip y el ensamblaje estándar a nivel de placa.
Cómo funciona el ensamblaje COB (visión conceptual)
A un nivel alto, el montaje COB sigue tres etapas principales. Esta sección describe solo el concepto; los parámetros de proceso más detallados son un tema aparte.
Unión del chipEl troquel desnudo se une al sustrato, generalmente con un adhesivo (como una resina epoxi conductora o no conductora). Este paso asegura mecánicamente el troquel y, según el adhesivo utilizado, también puede establecer una conexión eléctrica o térmica con la placa.
Unión por hiloSe utilizan hilos finos — normalmente de oro o aluminio— para conectar las almohadillas de unión del chip con las almohadillas o pistas correspondientes del sustrato. Esto sustituye el cableado interno que normalmente existiría dentro de un componente encapsulado.
EncapsulaciónUna vez que el dado y los hilos están conectados, el conjunto se cubre con un encapsulante protector, comúnmente una resina epoxi tipo glob-top. Esto protege el dado y las uniones de los hilos de la humedad, el polvo, el contacto físico y otros factores ambientales, ya que ya no hay un encapsulado de plástico que cumpla esa función.
El resultado es un circuito funcional en el que el dado, sus conexiones y su protección se construyen directamente sobre la placa en lugar de ensamblarse de antemano dentro de un encapsulado separado.
Dónde se usa comúnmente COB
El ensamblaje COB aparece con mayor frecuencia en aplicaciones en las que el tamaño, el grosor o el rendimiento térmico importan más que el uso de componentes estandarizados y preempaquetados. Algunos ejemplos comunes incluyen:
Módulos LED: Los LED COB colocan varios chips LED en un solo sustrato bajo una misma encapsulación, produciendo una fuente de luz más uniforme que los LED empaquetados individualmente.
SensoresMuchos módulos de sensores utilizan COB para mantener el chip de detección lo más cerca posible de la placa, reduciendo el tamaño y la longitud de la ruta de la señal.
Dispositivos portátilesLos dispositivos con limitaciones de espacio se benefician de la menor huella y grosor que permite COB en comparación con los componentes encapsulados.
Módulos compactos para consumidoresProductos como las tarjetas inteligentes, los pequeños módulos de cámara y otros dispositivos electrónicos con espacio limitado utilizan COB para incorporar más funciones en una menor superficie de placa.
Estas son aplicaciones generales y ampliamente reconocidas de la técnica, más que una lista exhaustiva; el enfoque adecuado para cualquier producto dado depende de sus requisitos eléctricos, térmicos y mecánicos específicos.
Descripción general de COB
| Aspecto | Chip on Board (COB) | SMT estándar (componentes encapsulados) |
|---|---|---|
| Morir estado | Desnuda muere | Troquel preempaquetado |
| Método de conexión | Unión por cable | Soldadura (patillas/esferas) |
| Protección | Aplicado después del ensamblaje (encapsulante) | Integrado en el paquete de antemano |
| Huella típica | Más pequeño, más delgado | Más grande, estandarizado |
| Manejo de la sensibilidad | Más alto (el dado desnudo es frágil) | Inferior (el paquete protege la matriz) |
En resumen, el ensamblaje COB es un enfoque de empaquetado a nivel de dado construido en torno a tres pasos — unión del dado, wire bonding y encapsulado — que intercambia parte de la comodidad de los componentes preempaquetados por una huella más pequeña y una ruta térmica más directa.
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Recursos útiles
•Historia de la tecnología de empaquetado de alta densidad
•Métodos que contribuyen a la optimización del diseño de PCB LED y al control de calidad
•Aplicación de la tecnología de montaje superficial (SMT) en encapsulados de matriz de rejilla de bolas (BGA)
•Ensamblaje paquete sobre paquete (PoP)
