L’assemblage « chip on board » (COB) est une méthode de conditionnement dans laquelle une puce semiconductrice nue est montée directement sur un substrat — généralement un circuit imprimé (PCB) — au lieu d’être d’abord enfermée dans un boîtier individuel en plastique ou en céramique. La puce est connectée électriquement à la carte puis protégée par une couche d’encapsulant, le plus souvent une « goutte » d’époxy noir, raison pour laquelle les modules COB sont parfois reconnaissables à ce dôme ou point caractéristique.
Étant donné que l’étape de conditionnement est omise, le COB est souvent décrit comme une technique d’assemblage au niveau de la puce ou du circuit intégré, distincte detechnologie de montage en surface (SMT), qui place des composants préemballés (comme les QFN ouBGAs) sur une planche.
Remarque : « COB » est parfois utilisé de manière approximative pour désigner des modules LED COB — un produit d’éclairage spécifique fabriqué avec cette technique. Cet article traite du COB en tant que méthode d’assemblage générale ; les modules LED ne sont qu’une des diverses applications abordées ci‑dessous.
Ce que signifie COB : puce nue vs. composants encapsulés
Dans la technologie SMT conventionnelle, un fabricant de puces encapsule la puce dans un boîtier de protection doté de ses propres broches ou billes de soudure, et ce composant fini est ensuite soudé sur un PCB. Le boîtier ajoute une couche de protection, standardise l’empreinte et facilite la manipulation.
L’encapsulation COB supprime cette étape intermédiaire. La puce non encapsulée — le morceau brut de silicium — est directement fixée sur la carte, reliée au circuit, puis encapsulée sur place. Cela modifie quelques aspects pratiques :
EmpreinteLes modules COB sont généralement plus petits et plus fins, puisqu’il n’y a pas de boîtier distinct.
Chemin thermique: Sans matériau d’encapsulation entre la puce et le substrat, la chaleur peut se dissiper plus directement dans de nombreux modèles.
ManipulationLes puces nues sont plus fragiles et plus sensibles à la contamination que les composants encapsulés ; elles nécessitent donc des conditions de manipulation contrôlées.
Flexibilité de conception: Plusieurs dés peuvent parfois être placés côte à côte sur un même substrat, ce qui est utile pour des modules compacts multipuces.
Comme le COB fusionne l’étape d’encapsulation des composants et l’étape d’assemblage de la carte en un seul processus, on l’appelle parfois dans l’industrie le « packaging de niveau 1,5 » — une étape intermédiaire entre l’encapsulation au niveau de la puce et l’assemblage standard au niveau de la carte.
Fonctionnement de l’assemblage COB (aperçu conceptuel)
À un niveau général, l’assemblage COB suit trois étapes principales. Cette section décrit uniquement le concept — les paramètres de procédé plus détaillés constituent un sujet distinct.
Die attach: La puce nue est fixée au substrat, généralement à l’aide d’un adhésif (comme une époxy conductrice ou non conductrice). Cette étape assure la fixation mécanique de la puce et, selon l’adhésif utilisé, peut également établir une connexion électrique ou thermique avec la carte.
Connexion par fils: Des fils fins — généralement en or ou en aluminium — sont utilisés pour connecter les pastilles de connexion de la puce aux pastilles ou pistes correspondantes sur le substrat. Cela remplace le câblage interne qui existerait normalement à l’intérieur d’un composant encapsulé.
EncapsulationUne fois la puce et les fils connectés, l’ensemble est recouvert d’un encapsulant protecteur, généralement une résine époxy de type glob-top. Cela protège la puce et les connexions par fils de l’humidité, de la poussière, des contacts physiques et d’autres facteurs environnementaux, puisqu’il n’y a plus de boîtier plastique pour remplir cette fonction.
Le résultat est un circuit fonctionnel où la puce, ses connexions et sa protection sont tous réalisés directement sur la carte plutôt qu’assemblés au préalable dans un boîtier séparé.
Où le COB est couramment utilisé
L’assemblage COB apparaît le plus souvent dans des applications où la taille, l’épaisseur ou les performances thermiques comptent davantage que l’utilisation de pièces standardisées et pré-encapsulées. Parmi les exemples courants, on peut citer :
Modules LED: Les LED COB placent plusieurs puces LED sur un même substrat sous un seul encapsulant, produisant une source lumineuse plus uniforme que les LED emballées individuellement.
CapteursDe nombreux modules de capteurs utilisent le COB afin de maintenir la puce de détection aussi proche que possible de la carte, réduisant ainsi la taille et la longueur du trajet du signal.
WearablesLes dispositifs soumis à des contraintes d’espace bénéficient de l’empreinte réduite et de la moindre épaisseur permises par la technologie COB, comparée aux composants encapsulés.
Modules compacts pour consommateursDes produits tels que les cartes à puce, les petits modules de caméra et d’autres appareils électroniques à espace limité utilisent la technologie COB pour intégrer davantage de fonctionnalités dans une surface de carte réduite.
Il s’agit d’applications générales et largement reconnues de la technique plutôt que d’une liste exhaustive — l’approche appropriée pour un produit donné dépend de ses exigences électriques, thermiques et mécaniques spécifiques.
Aperçu du COB
| Aspect | Puce sur circuit (COB) | SMT standard (composants encapsulés) |
|---|---|---|
| État de dés | Ours nu | Puces préemballées |
| Méthode de connexion | Connexion par fils | Souder (fils/billes) |
| Protection | Appliqué après assemblage (encapsulant) | Intégré au package au préalable |
| Empreinte typique | Plus petit, plus fin | Plus grand, standardisé |
| Gestion de la sensibilité | Plus élevé (la puce nue est fragile) | Inférieur (l’emballage protège la puce) |
En bref, l’assemblage COB est une approche d’encapsulation au niveau de la puce, articulée autour de trois étapes — fixation de la puce, connexion par fils (wire bonding) et encapsulation — qui échange une partie de la commodité des composants pré-encapsulés contre une empreinte plus réduite et un chemin thermique plus direct.
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Ressources utiles
•Historique de la technologie d’emballage à haute densité
•Méthodes contribuant à l’optimisation de la conception de PCB à LED et au contrôle de la qualité
•Application de la technologie de montage en surface (SMT) sur les boîtiers à billes (BGA)
•Assemblage Package on Package (PoP)
