المقدمة
مرحباً، نرحب بكم في منصة التعلم الإلكتروني هذه. في هذا البرنامج التعليمي، سنتعرف على مفهوم "الرقاقة على اللوحة" أو COB بالتفصيل. إذا كنت تتساءل عن مدى قوة وصغر حجم الأجهزة الإلكترونية، فالجواب هو تقنية الرقاقة على اللوحة. سواء كنت من هواة الإلكترونيات الذين يقومون بأعمال يدوية، أو من عشاق التكنولوجيا، أو ترغب فقط في معرفة كيفية عمل أجهزتك الإلكترونية، فإن الفهم العميق لتقنية COB سيمنحك رؤى قيّمة لمستقبل تصغير الأجهزة الإلكترونية.
من خلال مناقشة أساسيات الشريحة الإلكترونية، سنتعلم كيف تُحدث هذه التقنية المبتكرة في التغليف ثورةً في دمج المكونات الإلكترونية، وتساعد في صنع أجهزة صغيرة الحجم وأكثر فعالية. سنغطي أيضًا المزايا الصناعية والتطبيقات العملية للشرائح الإلكترونية، مانحين إيّاكم المعلومات اللازمة لتقدير التطورات في الإلكترونيات الحديثة. فلنبدأ إذًا باستعراض تفاصيل تقنية الشريحة الإلكترونية!
ما هي الشريحة الموجودة على لوحة PCB؟
لوحة الدوائر المطبوعة (COB) هي طريقة تغليف تُستخدم لتجميع المكونات الإلكترونية على لوحة PCB. في هذه الطريقة، لا تُركّب أي مكونات فردية على اللوحة، بل تُوصل دوائر متكاملة مكشوفة على سطحها. يُقلّل استخدام هذه التقنية من استخدام تقنيات التغليف القديمة، مثل التغليف الخزفي أو البلاستيكي، مما يُساهم في صغر حجم ووزن الأجهزة والمشاريع الإلكترونية.
لتركيب الشرائح، تُستخدم نتوءات لحام أو مواد لاصقة، لجعل التجميع متماسكًا وفعالًا. بفضل الالتصاق المباشر، تُقلّص المسارات الكهربائية بين الشريحة واللوحة، مما يوفر أداءً كهربائيًا جيدًا وفقدانًا أقل للإشارة. كما توفر هذه التقنية إدارة حرارية جيدة، حيث تتصل الشرائح مباشرةً بمبددات حرارية أو وسادات حرارية على اللوحة.
تتميز هذه التقنية بأداء كهربائي ممتاز، وحجم صغير، وخصائص حرارية ممتازة، مما يجعلها مثالية للمشاريع ذات المساحة المحدودة، مثل الأجهزة القابلة للارتداء، والهواتف المحمولة، ومصابيح LED، وأجهزة إلكترونيات الطاقة. كما تُسهم هذه التقنية في تصغير ودمج الأنظمة الإلكترونية.
كيف يتم تصنيع الرقاقات على اللوحات
1. إعداد الركيزة: يتم تحضير لوحة PCB من خلال تنظيف سطح اللوحة ووضع طبقة لاصقة من مادة موصلة حيث يتم ربط الرقائق
2. قم بتركيب القالب:يتم وضع الرقائق العارية على المناطق المغلفة باللاصق من اللوح. تُستخدم آلات التقاط ووضع أو أدوات متخصصة للقيام بهذه العملية.
3. الترابطعند تكوين شرائح cips، يتم ربطها باللوحة باستخدام نتوءات لحام موصلة. تضمن عملية الربط هذه اتصالاً موثوقًا بين منصات تلامس الشرائح والمسارات الموصلة باللوحة.
4. ربط الأسلاك: في بعض الظروف يتم ربط الأسلاك لتوصيل منصات الربط بمسارات اللوحة باستخدام أسلاك دقيقة. تساعد هذه العملية على نقل الإشارات الكهربائية بين الشريحة واللوحة
5. التغليف: لحماية الرقائق وروابط الأسلاك من المكونات الخارجية، يمكن استخدام مادة تغليف على التجميع الكامل. تُغطي هذه المادة أيضًا طبقة إيبوكسي شفافة.
6. اختباراتتُستخدم طرق اختبار مختلفة في تجميع ألواح COB لضمان موثوقيتها وكفاءتها. مثل قياس درجة الحرارة، والاختبار الكهربائي، والفحص البصري، للتحقق من أداء ألواح COB.
7. التجميع النهائي:عندما تجتاز مجموعة الشريحة الموجودة على اللوحة جميع الاختبارات، تصبح الآن جاهزة للدمج في الأجهزة الإلكترونية النهائية مثل مصابيح LED أو الهواتف أو أي مشاريع أخرى
PCBasic يمكن أيضًا استخدام تقنية الشريحة القابلة للقلب لتوصيل الشريحة ووجهها لأسفل بلوحة الدوائر المطبوعة، والتي يمكن استخدامها باستخدام كرات لحام مُثبتة مسبقًا على مستوى الرقاقة، أو استخدام عملية الارتطام الداخلي لدينا. ثم استخدام عملية التغليف بغطاء كروي أو سد/ملء لحماية الشريحة. يمكن أيضًا دمج معظم تجميعات الشريحة على اللوحة مع خدمة التسليم السريع لدينا.
لمزيد من المتطلبات المهنية، يرجى الاتصال بي سي بيسيك للحصول على مراجعة فنية مفصلة.
شريحة PCB تستخدم هذه التقنية مواد لاصقة لتوصيل شرائح أشباه الموصلات مباشرةً بركيزة لوحة الدوائر المطبوعة. ويتم تغليفها بعد ذلك عن طريق ربطها سلكيًا بنمط دائرة موجود على اللوحة. وتُعد تقنية "الشريحة على اللوحة" (SMT) أحدث تقنيات التركيب السطحي (COB). يتمثل الاختلاف الجوهري بين تقنية "الشريحة على اللوحة" (COB) وتقنية "الشريحة على اللوحة" (SMT) في أن تقنية "الشريحة على اللوحة" (COB) عادةً ما تتضمن عددًا كبيرًا من الأسلاك، وأجهزة نشطة، ولا تتطلب تغليفًا خارجيًا للأجهزة من السيراميك أو البلاستيك المصبوب.
تطبيق شريحة غسيل الكلى على اللوحة
الشريحة الموجودة على اللوحة هي شريحة عارية مُركّبة مباشرةً على لوحة الدوائر المطبوعة. بعد توصيل الأسلاك، استخدم كرة من الإيبوكسي أو البلاستيك لتغطية الشريحة وتوصيلها. شريحة PCB يتم لصقها وربطها سلكيًا باللوحة، ويتم سكب راتنج الإيبوكسي عليها لعزلها وحمايتها.
تُركَّب دائرة متكاملة (IC) غير مُغلَّفة على ركيزة مُغلَّفة، وتُزوَّد بدوائر معالجة أو دعم الإشارة. عند توصيل الدائرة المتكاملة بوصلة الركيزة المُناظرة بواسطة سلك ذهبي، يتشكل اتصال كهربائي. يُمكن بعد ذلك وضع مادة طلاء الوصلات فوق الشريحة لحماية روابط الشريحة والسلك.
So شريحة PCB يُعد خيارًا ممتازًا للدوائر المصغرة. عندما لا تلبي تقنية التجميع التقليدية معايير التصميم، يظهر حل الشريحة على اللوحة (COB).
من ناحية أخرى، تكمن الميزة الرئيسية للرقاقة المدمجة في تقليل وزن الدائرة وجودتها. وعندما تُمثل هذه المشكلة مشكلة كبيرة، تُعتبر تقنية الرقاقة المدمجة الحل الأمثل لتصغير حجم دائرتك.
علاوةً على ذلك، تُتيح تقنية الرقاقة على اللوحة خيارات تجميع فريدة لمصممي الأنظمة. في هذه التقنية، تُلصق رقاقة السيليكون مباشرةً على سطح لوحة الدائرة المطبوعة بين الرقاقة ولوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أو أكسيد الألومنيوم (AL2O3) لإنشاء توصيلات كهربائية؛ وتُوضع طبقة من راتنج الإيبوكسي المعتم على الرقاقة لحمايتها من الصدمات والضوء والآثار الضارة.
مميزات وفوائد الشريحة الموجودة على اللوحة:
1. تصميم الضغط العالي والمنخفض
2. طلاء مخصص
3. متعدد الطبقات، مزدوج الجوانب
4. اختبار اللوحة الوظيفية
5. حجم مرتفع أو منخفض
6. نطاق درجة حرارة واسعة
7. حل تنافسي من حيث التكلفة
8. تطبيق جاهز
ما هي مصابيح LED الموجودة على اللوحة؟
يشير مصطلح "رقاقة LED على اللوحة" إلى التركيب المباشر لرقاقات LED على ركيزة مثل SiC أو الياقوت لإنتاج مصفوفات LED. تُعد مصابيح COB LED منتجًا جديدًا وأكثر تطورًا في السوق. وبالمقارنة مع تقنية LED القديمة، تتميز بالعديد من المزايا المهمة.
على سبيل المثال، تتميز تقنية رقائق PCB بكثافة لومن أعلى. ويتحقق ذلك باستخدام عدة ثنائيات، بينما تستخدم إصدارات LED القديمة عادةً ثنائي LED واحد فقط أو ثلاثة مصابيح LED SMD. يعني استخدام المزيد من الثنائيات في LED كثافة إضاءة أعلى وأكثر انتظامًا مع تقليل المساحة المشغولة. وبغض النظر عن عدد الثنائيات الموجودة على الشريحة، تستخدم تقنية COB (الشريحة على اللوحة) أيضًا تصميم دائرة واحدة مع نقطتي اتصال لتبسيط مصابيح LED.
تتضمن المزايا الأخرى لشريحة LED الموجودة على اللوحة ما يلي:
1. تصميم مضغوط للغاية وصغير الحجم؛
2. كثافة أكبر، وخاصة على مسافة قريبة؛
3. ارتفاع مستوى التوحيد حتى عند العمل على مسافة قريبة؛
4. تصميم دائرة واحدة أكثر وضوحًا؛
5. أداء حراري ممتاز لتحسين الاستقرار والموثوقية.
عملية تغليف الرقاقة على اللوحة
بالمقارنة مع تقنيات التعبئة والتغليف الأخرى، لوحة دارات مطبوعة جورك teهذه التقنية غير مكلفة (حوالي ثلث الشريحة نفسها فقط)، وتوفر المساحة، وتتميز بمهارة تصنيع عالية. ومع ذلك، لا يمكن لأي تقنية أن تكون مثالية عند ظهورها لأول مرة. كما أن لتقنية "الرقاقة على اللوحة" عيوبًا، مثل الحاجة إلى آلات لحام وآلات تغليف إضافية، وأحيانًا لا تواكب السرعة المتطلبات البيئية الصارمة لرقعة لوحة الدوائر المطبوعة، وعدم القدرة على صيانتها.
يُمكن لتصميم شريحة مُعينة على اللوحة أن يُحسّن أداء إشارة الدائرة المتكاملة (IC) لأنه يُزيل مُعظم أو جميع الحزم، ويُزيل مُعظم أو جميع المكونات المُتطفلة. ومع ذلك، قد تُواجه هذه التقنيات بعض مشاكل الأداء. ثنائي الفينيل متعدد الكلور رقاقة إذا كانت جميع هذه التصاميم تحتوي على شريحة إطار رصاصي أو شعار BGA، فقد لا تكون الطبقة السفلية متصلة جيدًا بتيار VCC أو بالأرض. لذلك، من المشاكل المحتملة في تقنية Chip on Board مشاكل معامل التمدد الحراري (CTE) وضعف توصيلات الطبقة السفلية.
الخطوة 1: توسيع البلورة
يتم استخدام آلة التوسيع لتوسيع فيلم شريحة LED بالكامل بشكل موحد والذي توفره الشركة المصنعة بحيث يتم سحب قالب LED المرتب بإحكام والمتصل بسطح الفيلم لتسهيل بلورة الشوكة.
الخطوة 2: اللاصق
ضع حلقة الكريستال الموسّعة على سطح آلة التغليف حيث كشطت طبقة معجون الفضة، ثم ضع معجون الفضة على السطح الخلفي. بعض معجون الفضة مناسب لشرائح LED بكميات كبيرة. استخدم آلة توزيع لوضع كمية مناسبة من معجون الفضة على لوحة الدائرة المطبوعة.
الخطوة 3: ثقب شريحة LED على PCB
ضع حلقة توسيع البلورة المُجهزة بمعجون الفضة في حامل البلورة الثاقبة. وسيقوم المُشغّل بثقب شريحة LED على لوحة الدوائر المطبوعة باستخدام قلم ثاقب تحت المجهر.
الخطوة 4: ضع لوحة الدوائر المطبوعة المثقوبة في فرن الدورة الحرارية
ضع لوحة الدائرة المطبوعة المثقوبة في فرن حراري واتركها لبعض الوقت. بعد جفاف معجون الفضة، أخرجها (ليس لفترة طويلة، وإلا سيتحول طلاء رقاقة LED إلى اللون الأصفر، أي سيتأكسد، مما قد يسبب صعوبات). في حال وجود رابط بين رقاقة LED، يلزم اتباع الخطوات المذكورة أعلاه؛ أما في حال وجود رابط بين رقاقة IC فقط، فيتم إلغاء الخطوات المذكورة أعلاه.
الخطوة 5: لصق الشريحة
استخدم موزعًا لوضع كمية مناسبة من الغراء الأحمر على موضع الدائرة المتكاملة على لوحة الدوائر المطبوعة. ثم استخدم جهازًا مضادًا للكهرباء الساكنة لتثبيت قالب الدائرة المتكاملة بشكل صحيح على الغراء الأحمر أو الأسود.
الخطوة الثالثة: التجفيف
ضع القالب الملصق في فرن دورة حرارية على صفيحة تسخين مسطحة كبيرة واتركه عند درجة حرارة ثابتة لبعض الوقت، أو يمكن معالجته بشكل طبيعي (لفترة أطول).
الخطوة 7: الترابط (الترابط السلكي)
تُستخدم آلة ربط الأسلاك المصنوعة من الألومنيوم لربط الشريحة (قالب LED أو شريحة IC) بالسلك المصنوع من الألومنيوم الموجود على لوحة PCB؛ أي يتم لحام السلك الداخلي لـ COB.
الخطوة 8: الاختبار المسبق
استخدم أدوات فحص خاصة (معدات مختلفة لـ COB لأغراض أخرى، ببساطة مصدر طاقة مستقر عالي الدقة) لفحص لوحة COB وإعادة إصلاح اللوحة غير المؤهلة.
الخطوة 9: الاستغناء
يُستخدم موزع الغراء لوضع كمية مناسبة من غراء AB المُجهّز على قالب LED المُلصق. تُغلّف الدائرة المتكاملة بالغراء الأسود، ثم تُصمّم حسب متطلبات العميل.
الخطوة 10: المعالجة
ضع لوحة الدوائر المطبوعة المُغلقة في فرن حراري واتركها في درجة حرارة ثابتة. يمكن ضبط أوقات تجفيف مختلفة حسب الحاجة.
الخطوة 11: الاختبار اللاحق
يتم بعد ذلك اختبار لوحات PCB المعبأة للتحقق من الأداء الكهربائي باستخدام أدوات اختبار خاصة للتمييز بين الخير والشر.
ملخص
أحدثت تقنية الرقاقة على اللوحة (COB) ثورةً في عالم الإلكترونيات، وتوفر مزايا مختلفة عن تقنيات التغليف التقليدية. فبفضل الربط المباشر للرقاقات العارية على اللوحة، أصبحت الأجهزة الإلكترونية أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر فعالية. كما أن إزالة التغليف السائب وتقصير المسارات الكهربائية يوفر أداءً كهربائيًا جيدًا، وفقدانًا أقل للإشارة، وإدارة حرارية جيدة. كما تُعد هذه التقنية مهمة لتصغير حجم المكونات الإلكترونية، ومهدت الطريق لتقنيات متطورة ومدمجة في مختلف الصناعات.
تُقدّم تقنية COB تطبيقات متنوعة، من أجهزة الهواتف المحمولة الصغيرة إلى أنظمة الإضاءة وتطبيقات السيارات. ومع اقترابنا من مستقبلٍ تتكامل فيه الإلكترونيات بسلاسة في حياتنا، وتُحسّن وظائفها وأدائها، فإنّ تبنّي مزايا تقنية COB يُمكّن المهندسين والمصممين والمستهلكين على حدٍ سواء.
