L’assemblaggio chip on board (COB) è un metodo di packaging in cui un die semiconduttore nudo viene montato direttamente su un substrato — tipicamente un PCB — invece di essere prima alloggiato in un package individuale di plastica o ceramica. Il die è collegato elettricamente alla scheda e poi protetto con uno strato di incapsulante, più spesso un “blob” di resina epossidica nera, motivo per cui i moduli COB sono talvolta riconoscibili per quella caratteristica cupola o punto.
Poiché la fase di incapsulamento viene saltata, il COB è spesso descritto come una tecnica di assemblaggio a livello di die o di chip, distinta datecnologia a montaggio superficiale (SMT), che posiziona componenti preconfezionati (come QFN oBGAs) su una tavola.
Nota: "COB" è talvolta usato in modo approssimativo per riferirsi ai moduli LED COB, un prodotto di illuminazione specifico realizzato con questa tecnica. Questo articolo tratta il COB come un metodo di assemblaggio generale; i moduli LED sono una delle varie applicazioni discusse di seguito.
Cosa Significa COB: Die Nudo vs. Componenti Confezionati
Nell'SMT convenzionale, un produttore di chip incapsula il die all'interno di un alloggiamento protettivo con propri terminali o sferette di saldatura, e quel componente finito viene successivamente saldato su un PCB. Il package aggiunge uno strato di protezione, standardizza l’ingombro e rende la manipolazione semplice.
L’incapsulamento COB elimina quello step intermedio. Il die non incapsulato — il grezzo pezzo di silicio — viene fissato direttamente sulla scheda, collegato al circuito e poi incapsulato in loco. Questo cambia alcuni aspetti pratici:
ImprontaI moduli COB sono in genere più piccoli e più sottili, poiché non esiste un corpo di package separato.
Percorso termicoSenza materiale di incapsulamento tra il die e il substrato, il calore può dissiparsi in modo più diretto in molti progetti.
GestioneI die nudi sono più fragili e sensibili alla contaminazione rispetto ai componenti incapsulati, quindi richiedono condizioni di manipolazione controllate.
Flessibilità di progettazioneA volte è possibile posizionare più die vicini tra loro su un unico substrato, il che è utile per moduli compatti multi-chip.
Poiché il COB unisce la fase di incapsulamento dei componenti e quella di assemblaggio della scheda in un unico processo, nel settore viene talvolta definito “packaging di livello 1,5”, ovvero una fase intermedia tra il packaging a livello di chip e il normale assemblaggio a livello di scheda.
Come funziona l’assembly COB (panoramica concettuale)
A livello generale, l’assemblaggio COB segue tre fasi principali. Questa sezione descrive solo il concetto: i parametri di processo più dettagliati costituiscono un argomento a parte.
Attach del die: Il die nudo viene fissato al substrato, solitamente con un adesivo (come epossidico conduttivo o non conduttivo). Questo passaggio assicura meccanicamente il die e, a seconda dell’adesivo utilizzato, può anche stabilire una connessione elettrica o termica alla scheda.
Wire bonding: Fili sottili — tipicamente d’oro o di alluminio — vengono utilizzati per collegare i bond pad sul die ai pad o alle piste corrispondenti sul substrato. Ciò sostituisce il cablaggio interno che normalmente sarebbe presente all’interno di un componente incapsulato.
Incapsulamento: Una volta che il die e i fili sono collegati, l’assemblaggio viene ricoperto con un incapsulante protettivo, comunemente un’epossidica “glob-top”. Questo protegge il die e i collegamenti dei fili da umidità, polvere, contatto fisico e altri fattori ambientali, dato che non c’è più un package plastico a svolgere questa funzione.
Il risultato è un circuito funzionante in cui il die, i suoi collegamenti e la sua protezione sono tutti realizzati direttamente sulla scheda invece di essere assemblati in precedenza all’interno di un package separato.
Dove viene comunemente utilizzato il COB
Le assemblaggi COB compaiono più spesso in applicazioni in cui le dimensioni, lo spessore o le prestazioni termiche contano più dell’uso di componenti standardizzati e preconfezionati. Esempi comuni includono:
Moduli LEDI LED COB collocano più chip LED su un unico substrato sotto un unico incapsulante, producendo una sorgente luminosa più uniforme rispetto ai LED confezionati singolarmente.
SensoriMolti moduli sensore utilizzano la tecnologia COB per mantenere il die di rilevamento il più vicino possibile alla scheda, riducendo le dimensioni e la lunghezza del percorso del segnale.
WearableI dispositivi con spazio limitato traggono vantaggio dall’ingombro e dallo spessore ridotti che la tecnologia COB consente rispetto ai componenti incapsulati.
Moduli compatti per consumatoriProdotti come le smart card, i piccoli moduli fotocamera e altri dispositivi elettronici con spazio limitato utilizzano la tecnologia COB per integrare più funzioni in una minore area di circuito.
Si tratta di applicazioni generali, ampiamente riconosciute della tecnica, piuttosto che di un elenco esaustivo — l’approccio giusto per un determinato prodotto dipende dai suoi specifici requisiti elettrici, termici e meccanici.
COB in breve
| Aspetto | Chip on Board (COB) | SMT standard (componenti confezionati) |
|---|---|---|
| Matrice di stato | Nuda muori | Die preconfezionato |
| Metodo di connessione | Wire bonding | Saldatura (reofori/sfere) |
| Protezione | Applicato dopo l'assemblaggio (incapsulante) | Integrato nel pacchetto in anticipo |
| Ingombro tipico | Più piccolo, più sottile | Più grande, standardizzato |
| Gestione della sensibilità | Più alto (il die nudo è fragile) | Parte inferiore (il package protegge il die) |
In breve, l’assemblaggio COB è un metodo di packaging a livello di die basato su tre fasi — fissaggio del die, wire bonding e incapsulamento — che scambia parte della praticità dei componenti preconfezionati per un ingombro ridotto e un percorso termico più diretto.
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Risorse utili
•Storia della tecnologia di packaging ad alta densità
•Metodi che contribuiscono all’ottimizzazione della progettazione di PCB a LED e al controllo di qualità
•Applicazione della tecnologia a montaggio superficiale (SMT) ai package a matrice di contatti a sfera (BGA)
•Assemblaggio Package on Package (PoP)
