การประกอบชิปบนบอร์ด (COB) คืออะไร?

การประกอบชิปบนบอร์ด (Chip on Board: COB) เป็นวิธีการแพ็กเกจจิ้งที่นำเวเฟอร์ชิปกึ่งตัวนำแบบเปลือยมาติดตั้งลงบนซับสเตรตโดยตรง — โดยทั่วไปคือแผงวงจรพิมพ์ (PCB) — แทนที่จะบรรจุลงในแพ็กเกจพลาสติกหรือเซรามิกแยกชิ้นก่อน จากนั้นไดจะถูกเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเข้ากับบอร์ด และถูกป้องกันด้วยชั้นวัสดุอัดหุ้ม (encapsulant) ซึ่งมักเป็นอีพ็อกซี่สีดำลักษณะเป็น “ก้อน” จึงทำให้โมดูล COB มักจะถูกจดจำได้จากลักษณะโดมโค้งหรือตุ่มกลมดังกล่าว

เนื่องจากมีการข้ามขั้นตอนการบรรจุหีบห่อ COB จึงมักถูกอธิบายว่าเป็นเทคนิคการประกอบในระดับไดหรือระดับชิป ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีการติดตั้งแบบผิวหน้า (SMT)ซึ่งวางส่วนประกอบที่บรรจุสำเร็จรูปไว้ล่วงหน้า (เช่น QFN หรือBGAs) ลงบนกระดาน

หมายเหตุ: "COB" บางครั้งถูกใช้ในความหมายกว้างเพื่ออ้างถึงโมดูลไฟ LED แบบ COB ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์แสงสว่างชนิดหนึ่งที่สร้างขึ้นด้วยเทคนิคนี้ บทความนี้กล่าวถึง COB ในฐานะวิธีการประกอบโดยรวม โมดูล LED เป็นเพียงหนึ่งในหลาย ๆ การประยุกต์ใช้งานที่จะกล่าวถึงด้านล่างนี้

ความหมายของ COB: ไดเปลือย เทียบกับชิ้นส่วนแบบบรรจุแพ็กเกจ

ในการประกอบชิ้นส่วนแบบ SMT แบบดั้งเดิม ผู้ผลิตชิปจะบรรจุไดภายในโครงหุ้มป้องกันที่มีขาเชื่อมหรือบอลบัดกรีเป็นของตัวเอง และคอมโพเนนต์ที่เสร็จสมบูรณ์นั้นจึงจะถูกบัดกรีลงบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ตัวแพ็กเกจช่วยเพิ่มชั้นการป้องกัน ทำให้รูปแบบตำแหน่งขามาตรฐานเดียวกัน และทำให้การจัดการชิ้นส่วนทำได้ง่ายขึ้น

การบรรจุแบบ COB ตัดขั้นตอนตัวกลางนั้นออกไป ไดแบบไม่บรรจุแพ็กเกจ—ชิ้นซิลิคอนดิบ—จะถูกยึดติดลงบนแผงวงจรโดยตรง ต่อสายเข้ากับวงจร จากนั้นจึงห่อหุ้มปิดทับในตำแหน่งนั้น วิธีนี้ทำให้สิ่งต่าง ๆ ในทางปฏิบัติบางอย่างเปลี่ยนไป:

รอยเท้า: โมดูล COB มักมีขนาดเล็กกว่าและบางกว่า เนื่องจากไม่มีแพ็กเกจแยกต่างหาก

เส้นทางความร้อนเนื่องจากไม่มีวัสดุบรรจุภัณฑ์อยู่ระหว่างไดกับซับสเตรต ความร้อนจึงสามารถกระจายออกได้โดยตรงมากขึ้นในดีไซน์หลายแบบ

การจัดการไดแบบเปลือยมีความเปราะบางและไวต่อการปนเปื้อนมากกว่าชิ้นส่วนที่บรรจุแพ็กเกจแล้ว ดังนั้นจึงต้องการสภาวะการจัดการที่มีการควบคุม

ความยืดหยุ่นในการออกแบบบางครั้งสามารถวางไดหลายตัวไว้ใกล้กันบนซับสเตรตเดียวได้ ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับโมดูลหลายชิปแบบกะทัดรัด

เนื่องจาก COB รวมขั้นตอนการบรรจุภัณฑ์ของชิ้นส่วนและขั้นตอนการประกอบแผงวงจรเข้าเป็นกระบวนการเดียวกัน จึงมักถูกเรียกในอุตสาหกรรมว่า “การบรรจุภัณฑ์ระดับ 1.5” ซึ่งเป็นขั้นตอนที่อยู่ระหว่างการบรรจุภัณฑ์ในระดับชิปและการประกอบแผงวงจรมาตรฐาน

ภาพรวมเชิงแนวคิดของการทำงานของการประกอบ COB

ในภาพรวมระดับสูง การประกอบ COB มีสามขั้นตอนหลัก ส่วนนี้อธิบายเฉพาะแนวคิดเท่านั้น — ส่วนของพารามิเตอร์กระบวนการที่ละเอียดกว่านี้เป็นหัวข้อแยกต่างหาก

การยึดติดได (Die Attach): ไดเปล่าจะถูกยึดติดกับซับสเตรต โดยปกติจะใช้กาว (เช่น อีพ็อกซีชนิดนำไฟฟ้าหรือไม่ได้นำไฟฟ้า) ขั้นตอนนี้ช่วยยึดไดให้มั่นคงทางกล และขึ้นอยู่กับชนิดของกาวที่ใช้ อาจช่วยสร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าหรือทางความร้อนกับแผ่นวงจรได้ด้วย

การเชื่อมลวดลวดเส้นเล็กมาก — โดยทั่วไปทำจากทองหรืออะลูมิเนียม — ใช้เชื่อมต่อแผ่นบอนด์บนไดกับแผ่นหรือรอยต่อที่สอดคล้องกันบนซับสเตรต วิธีนี้เข้ามาแทนที่การเดินสายภายในที่ปกติจะมีอยู่ภายในชิ้นส่วนที่บรรจุแพ็กเกจแล้ว

การห่อหุ้มเมื่อเชื่อมต่อไดและลวดเสร็จแล้ว ชุดประกอบจะถูกเคลือบด้วยวัสดุป้องกัน ซึ่งมักเป็นอีพ็อกซีกล๊อบท็อป สิ่งนี้ช่วยป้องกันไดและจุดเชื่อมลวดจากความชื้น ฝุ่น การสัมผัสทางกายภาพ และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ เนื่องจากไม่มีแพ็กเกจพลาสติกทำหน้าที่นั้นอีกต่อไป

ผลลัพธ์คือวงจรที่ทำงานได้สมบูรณ์ ซึ่งได, การเชื่อมต่อของมัน และการป้องกันทั้งหมดถูกสร้างขึ้นโดยตรงบนแผงวงจร แทนที่จะถูกประกอบไว้ล่วงหน้าในแพ็กเกจแยกต่างหาก

สถานที่ที่ COB ถูกใช้งานบ่อย

การประกอบแบบ COB มักปรากฏให้เห็นบ่อยที่สุดในงานที่ขนาด ความหนา หรือประสิทธิภาพด้านการกระจายความร้อนมีความสำคัญมากกว่าการใช้ชิ้นส่วนสำเร็จรูปมาตรฐาน ตัวอย่างที่พบได้บ่อยได้แก่:

โมดูล LED: ไฟ LED แบบ COB จะติดตั้งชิป LED หลายชิปบนแผ่นฐานเดียวภายใต้สารห่อหุ้มเดียว ทำให้ได้แหล่งกำเนิดแสงที่สม่ำเสมอกว่าเมื่อเทียบกับไฟ LED ที่บรรจุแยกแต่ละดวง

เซ็นเซอร์: โมดูลเซ็นเซอร์จำนวนมากใช้เทคโนโลยี COB เพื่อให้ไดเซ็นเซอร์อยู่ใกล้กับบอร์ดมากที่สุด ช่วยลดขนาดและความยาวเส้นทางสัญญาณ

อุปกรณ์สวมใส่อุปกรณ์ที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่ได้รับประโยชน์จากขนาดและความหนาที่ลดลงซึ่งเทคโนโลยี COB มอบให้เมื่อเทียบกับชิ้นส่วนแบบบรรจุแพ็กเกจ

โมดูลผู้บริโภคแบบกะทัดรัดผลิตภัณฑ์อย่างเช่นบัตรสมาร์ทการ์ด โมดูลกล้องขนาดเล็ก และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ที่มีพื้นที่จำกัด ใช้ COB เพื่อบรรจุฟังก์ชันการทำงานให้มากขึ้นในพื้นที่แผงวงจรที่น้อยลง

การใช้งานเหล่านี้เป็นการประยุกต์ใช้เทคนิคในลักษณะทั่วไปที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ไม่ใช่รายการที่ครอบคลุมทั้งหมด — วิธีการที่เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์ใด ๆ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านไฟฟ้า ความร้อน และกลไกเฉพาะของผลิตภัณฑ์นั้น

ภาพรวม COB

โดยสรุป การประกอบแบบ COB เป็นวิธีการแพ็กเกจระดับไดที่ประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก ได้แก่ การยึดได การเชื่อมลวด และการห่อหุ้ม ซึ่งแลกความสะดวกสบายบางส่วนของการใช้ชิ้นส่วนสำเร็จรูปกับขนาดที่เล็กลงและเส้นทางการระบายความร้อนที่ตรงมากขึ้น

หากคุณกำลังประเมินว่า COB เหมาะกับผลิตภัณฑ์ของคุณหรือไม่ และต้องการพูดคุยรายละเอียดเฉพาะของการออกแบบของคุณ โปรดไปที่ PCBCart'sหน้าแสดงความสามารถขั้นสูงในการประกอบ PCBเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความสามารถด้านการประกอบ COB และระดับไดของเรา

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•ประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์ความหนาแน่นสูง
•วิธีการที่ช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ LED และการควบคุมคุณภาพ
•การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการติดตั้งแบบยึดผิวหน้า (SMT) กับแพ็กเกจแบบตารางบอลกริด (BGA)
•การประกอบแพ็กเกจบนแพ็กเกจ (PoP)