تراشه روی برد چیست؟ - کاربرد، بسته‌بندی و عملکرد آن

معرفی

سلام، از شما در این پلتفرم یادگیری الکترونیکی استقبال می‌کنیم. در این آموزش، مفهوم دقیق "چیپ روی برد" یا COB را بررسی خواهیم کرد. اگر تا به حال به این فکر کرده‌اید که دستگاه‌های الکترونیکی چگونه جمع و جور، قدرتمند و فشرده ساخته می‌شوند، پاسخ، فناوری چیپ روی برد است. چه یک علاقه‌مند به الکترونیک DIY باشید، چه یک علاقه‌مند به فناوری، یا فقط می‌خواهید بدانید که دستگاه‌های الکترونیکی شما چگونه کار می‌کنند، درک عمیق COB بینش‌های سودآوری برای آینده کوچک‌سازی الکترونیکی در اختیار شما قرار می‌دهد.

با بحث در مورد اصول اولیه تراشه روی برد، یاد خواهیم گرفت که چگونه این فناوری بسته‌بندی نوآورانه که انقلابی در ادغام قطعات الکترونیکی ایجاد می‌کند، به ساخت دستگاه‌های کوچک و مؤثرتر کمک می‌کند. همچنین مزایای صنعتی و کاربرد عملی تراشه‌های روی برد را پوشش خواهیم داد و اطلاعات لازم را برای درک پیشرفت‌های الکترونیک مدرن در اختیار شما قرار خواهیم داد. پس بیایید شروع کنیم و جزئیات فناوری تراشه روی برد را بررسی کنیم!

برد مدار چاپی چیپ روی برد چیست؟

برد مدار چاپی Chip On Board (COB) یک روش بسته‌بندی است که برای مونتاژ قطعات الکترونیکی روی برد PCB استفاده می‌شود. در این روش، هیچ قطعه جداگانه‌ای روی برد پیکربندی نشده است، بلکه مدارهای مجتمع لخت روی سطح برد متصل شده‌اند. استفاده از این فناوری، استفاده از تکنیک‌های بسته‌بندی قدیمی‌تر مانند بسته‌بندی سرامیکی یا پلاستیکی را کاهش می‌دهد و این باعث کوچک شدن اندازه و وزن دستگاه‌ها و پروژه‌های الکترونیکی می‌شود. 

برای نصب تراشه‌ها، از لحیم‌کاری یا چسب استفاده می‌شود تا مونتاژ فشرده و مؤثری ایجاد شود. به دلیل اتصال مستقیم، مسیرهای الکتریکی کوچک‌تری بین تراشه و برد ایجاد می‌شود که عملکرد الکتریکی خوب و تلفات سیگنال کمتری را فراهم می‌کند. این فناوری همچنین مدیریت حرارتی خوبی را فراهم می‌کند زیرا تراشه‌ها مستقیماً به هیت سینک‌ها یا پدهای حرارتی روی برد متصل می‌شوند.

این ویژگی‌ها، عملکرد الکتریکی خوب، اندازه جمع‌وجور و ویژگی‌های حرارتی خوب، این فناوری را برای پروژه‌هایی که در آن‌ها فضا محدود است، مانند فناوری‌های پوشیدنی، تلفن‌های همراه، چراغ‌های LED و الکترونیک قدرت، به بهترین گزینه تبدیل می‌کند. این فناوری همچنین کوچک‌سازی و ادغام سیستم‌های الکترونیکی را ارتقا می‌دهد.

بردهای Chip-on چگونه ساخته می‌شوند؟

1. آماده سازی بستر: برد PCB از طریق یک سطح تمیز آماده می‌شود و لایه چسب از ماده رسانا روی آن اعمال می‌شود که تراشه‌ها به هم متصل می‌شوند.

2. اتصال قالبتراشه‌های لخت روی قسمت‌های چسب‌دار تخته قرار می‌گیرند. برای انجام این فرآیند از ماشین‌های برداشتن و گذاشتن یا ابزارهای تخصصی استفاده می‌شود.

3. پیوندوقتی چیپ‌ها پیکربندی می‌شوند، با استفاده از برآمدگی‌های لحیم رسانا به برد متصل می‌شوند. این فرآیند اتصال، اتصال قابل اعتمادی را بین پدهای تماس چیپ‌ها و مسیرهای رسانای برد تضمین می‌کند.

4. اتصال سیم: در برخی شرایط، اتصال سیمی برای اتصال پدهای اتصال به مسیرهای تخته با استفاده از سیم‌های نازک انجام می‌شود. این فرآیند به انتقال سیگنال‌های الکتریکی بین تراشه و برد کمک می‌کند.

5. کپسولاسیون: برای محافظت از تراشه‌ها و اتصالات سیمی از اجزای بیرونی، می‌توان از یک ماده کپسوله کننده روی کل مجموعه استفاده کرد. این ماده همچنین دارای پوشش اپوکسی شفاف است.

6. تستروش‌های آزمایش مختلفی در مونتاژ COB برای اطمینان از قابلیت اطمینان و عملکرد مناسب استفاده می‌شود. مانند چرخه دمایی، آزمایش الکتریکی و بازرسی بصری برای تأیید عملکرد COB انجام می‌شود.

7. مجمع نهاییوقتی تراشه روی برد تمام آزمایش‌ها را با موفقیت پشت سر گذاشت، اکنون آماده ادغام در دستگاه‌های الکترونیکی نهایی مانند چراغ‌های LED، تلفن‌ها یا هر پروژه دیگری است.

PCBasic همچنین می‌توان از فناوری تراشه چرخان برای اتصال تراشه رو به پایین به PCB استفاده کرد، که می‌تواند از توپ‌های لحیم از پیش اعمال شده در سطح ویفر یا از فرآیند ضربه‌گیری داخلی ما استفاده کند. سپس از فرآیند بسته‌بندی glob top یا Dam/Fill برای محافظت از تراشه استفاده کنید. اکثر مونتاژهای تراشه روی برد را می‌توان با خدمات سریع ما نیز ترکیب کرد.

برای شرایط حرفه‌ای بیشتر، لطفا تماس بگیرید پی سی بیسیک برای بررسی فنی دقیق.

تراشه PCB این فناوری از چسب برای اتصال مستقیم تراشه‌های نیمه‌هادی به زیرلایه PCB استفاده می‌کند. با اتصال سیمی آن به الگوی مدار موجود روی برد، سپس بسته‌بندی می‌شود. چیپ روی برد، فناوری نصب سطحی (SMT) را به اوج خود می‌رساند. تفاوت اساسی بین COB (تراشه روی برد) و SMT این است: COB (تراشه روی برد) معمولاً شامل تعداد سرب بالا، قطعات فعال است و نیازی به بسته‌بندی خارجی سرامیکی یا پلاستیکی قالب‌گیری شده ندارد.

کاربرد تراشه دیالیز روی برد

تراشه روی برد، یک تراشه بدون روکش است که مستقیماً روی PCB نصب شده است. پس از اتصال سیم‌ها، از یک توپ اپوکسی یا پلاستیکی برای پوشاندن تراشه استفاده کنید تا آنها را به هم متصل کنید. تراشه بدون روکش تراشه PCB به تخته چسبانده شده و با سیم به آن متصل شده است، و رزین اپوکسی در عایق و محافظ آن ریخته می‌شود.

یک مدار مجتمع (IC) بدون بسته‌بندی روی یک زیرلایه لمینت و مدارهای سیگنالینگ یا پشتیبان نصب می‌شود. هنگامی که IC با اتصال سیم طلا به اتصال زیرلایه مربوطه متصل می‌شود، یک اتصال الکتریکی تشکیل می‌شود. سپس می‌توان یک ماده پوشش اتصال را روی تراشه اعمال کرد تا از پیوندهای تراشه و سیم محافظت کند.

So تراشه پی سی بی یک انتخاب عالی برای مدارهای مینیاتوری است. وقتی فناوری مونتاژ سنتی نتواند پارامترهای طراحی را برآورده کند، یک راه حل تراشه روی برد (COB) ظاهر می‌شود.

از یک طرف، مزیت اصلی تراشه روی برد این است که وزن و کیفیت مدار را کاهش می‌دهد. وقتی این یک مسئله مهم است، فناوری تراشه روی برد راه حل ایده‌آلی برای کوچک‌سازی مدار شماست.

علاوه بر این، فناوری چیپ روی برد، گزینه‌های مونتاژ منحصر به فردی را برای طراحان سیستم به ارمغان می‌آورد. در این فناوری، چیپ سیلیکونی مستقیماً به سطح برد مدار چاپی بین چیپ و PCB یا AL2O3 چسبانده می‌شود تا اتصالات الکتریکی برقرار شود؛ یک پوشش رزین اپوکسی مات روی چیپ قرار می‌گیرد تا از آن در برابر ضربه و اثرات مضر نور محافظت کند.

ویژگی‌ها و مزایای تراشه روی برد:

۱. طراحی فشار بالا و پایین

2. پوشش سفارشی

3. چند لایه، دو طرفه

۴. آزمون عملکردی برد

۵. حجم بالا یا پایین

6. محدوده دمایی وسیع

۷. راهکار رقابتی از نظر هزینه

۸. درخواست کلید در دست

چراغ‌های LED چیپ آن بورد چیستند؟

LED چیپ روی برد به نصب مستقیم تراشه‌های LED روی بستری مانند SiC یا یاقوت کبود برای تولید آرایه‌های LED اشاره دارد. LED COB یک فناوری جدیدتر و پیشرفته‌تر در بازار است. در مقایسه با فناوری قدیمی LED، آنها مزایای قابل توجهی دارند.

برای مثال، فناوری تراشه‌ای PCB چگالی لومن بالاتری را نشان می‌دهد. این امر با استفاده از چندین دیود حاصل می‌شود، در حالی که نمونه‌های قدیمی‌تر LED معمولاً فقط از یک DIP LED یا سه SMD LED استفاده می‌کنند. استفاده از دیودهای بیشتر در LED به این معنی است که شدت نور بالاتر و یکنواخت‌تری وجود خواهد داشت و در عین حال فضای اشغال شده کاهش می‌یابد. مهم نیست چند دیود روی تراشه وجود داشته باشد، فناوری COB (تراشه روی برد) نیز از یک طراحی مدار واحد با دو کنتاکت برای ساده‌تر کردن LEDها استفاده می‌کند.

از دیگر مزایای LED تراشه‌ای روی برد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. طراحی بسیار جمع و جور و کوچک؛

۲. شدت بیشتر، به خصوص در فاصله نزدیک؛

۳. یکنواختی بالا حتی هنگام کار در فواصل نزدیک؛

۴. طراحی تک مداره سرراست‌تر؛

۵. عملکرد حرارتی عالی برای بهبود پایداری و قابلیت اطمینان.

فرآیند بسته‌بندی چیپ روی برد

در مقایسه با سایر فناوری‌های بسته‌بندی، برد مدار چاپی سیمفصل ران teاین فناوری ارزان است (فقط حدود ۱/۳ همان تراشه)، در فضا صرفه‌جویی می‌کند و از مهارت بالایی برخوردار است. با این حال، هر فناوری نمی‌تواند در بدو ظهور بی‌نقص باشد. فناوری Chip On Board همچنین دارای معایبی مانند نیاز به دستگاه‌های جوش و بسته‌بندی اضافی، گاهی اوقات عدم توانایی در حفظ سرعت، و الزامات سختگیرانه‌تر زیست‌محیطی پچ PCB و عدم توانایی در نگهداری آن است.

چیدمان یک تراشه خاص روی برد می‌تواند عملکرد سیگنال IC را بهبود بخشد، زیرا آنها بیشتر یا همه بسته‌ها و بیشتر یا همه اجزای مزاحم را حذف می‌کنند. با این حال، با این فناوری‌ها، ممکن است برخی مشکلات عملکردی وجود داشته باشد. از آنجا که PCB تراشه اگر در تمام این طرح‌ها لوگوی تراشه قاب سربی یا BGA وجود داشته باشد، ممکن است زیرلایه به خوبی به VCC یا زمین متصل نشده باشد. بنابراین، مشکلات احتمالی فناوری Chip on Board شامل مسائل مربوط به ضریب انبساط حرارتی (C TE) و اتصالات ضعیف زیرلایه است.

مرحله 1: انبساط کریستال

دستگاه انبساط برای انبساط یکنواخت کل فیلم تراشه LED ارائه شده توسط سازنده استفاده می‌شود، به طوری که قالب LED که به طور محکم به سطح فیلم متصل شده است، از هم جدا شده و کریستال خاردار را تسهیل می‌کند.

مرحله 2: چسب

حلقه کریستال منبسط شده را روی سطح دستگاه پشتی، جایی که لایه خمیر نقره تراشیده شده است، قرار دهید و خمیر نقره را روی پشت آن قرار دهید. مقداری خمیر نقره. مناسب برای تراشه‌های LED فله‌ای. از دستگاه پخش کننده برای تعیین مقدار مناسب خمیر نقره روی برد مدار چاپی PCB استفاده کنید.

مرحله ۳: تراشه LED را روی PCB سوراخ کنید

حلقه انبساط کریستالی که با خمیر نقره آماده شده است را در نگهدارنده کریستال سوراخ کننده قرار دهید. و اپراتور تراشه LED روی PCB را با یک قلم سوراخ کننده زیر میکروسکوپ سوراخ خواهد کرد.

مرحله ۴: برد مدار چاپی سوراخ شده را در فر با چرخه حرارتی قرار دهید

برد مدار چاپی PCB سوراخ شده را در یک فر با چرخه حرارتی قرار دهید و بگذارید مدتی بماند. پس از خشک شدن خمیر نقره، آن را خارج کنید (نه برای مدت طولانی، در غیر این صورت پوشش تراشه LED زرد می‌شود، یعنی اکسید می‌شود. که باعث ایجاد مشکل می‌شود). اگر اتصال تراشه LED وجود داشته باشد، مراحل فوق لازم است. اگر فقط اتصال تراشه IC وجود داشته باشد، مراحل فوق لغو می‌شوند.

مرحله ۵: تراشه را بچسبانید

با استفاده از یک پخش‌کننده، مقدار مناسبی از چسب قرمز را روی محل قرارگیری آی‌سی روی برد مدار چاپی بریزید. سپس با استفاده از یک وسیله ضد الکتریسیته ساکن، قالب آی‌سی را به درستی روی چسب قرمز یا چسب مشکی قرار دهید.

مرحله 6: خشک کردن 

قالب چسب‌دار را در یک کوره چرخه حرارتی روی یک صفحه گرمایش مسطح بزرگ قرار دهید و بگذارید مدتی در دمای ثابت بماند، یا می‌توان آن را به طور طبیعی (مدت زمان طولانی‌تری) پخت کرد.

مرحله 7: اتصال (اتصال سیمی)

دستگاه اتصال سیم آلومینیومی برای اتصال تراشه (قالب LED یا تراشه IC) با سیم آلومینیومی پد مربوطه روی برد PCB استفاده می‌شود؛ یعنی پایه داخلی COB جوش داده می‌شود..

مرحله ۸: پیش‌آزمون

از ابزارهای بازرسی ویژه (تجهیزات مختلف برای COB برای مقاصد دیگر، به سادگی منبع تغذیه تثبیت شده با دقت بالا) برای بررسی برد COB و تعمیر مجدد برد نامناسب استفاده کنید.

مرحله 9: توزیع 

از یک دستگاه پخش چسب برای قرار دادن مقدار مناسبی از چسب AB آماده شده روی قالب LED متصل شده استفاده می‌شود. و IC با چسب سیاه بسته‌بندی شده و سپس مطابق با نیاز مشتری از نظر ظاهری بسته‌بندی می‌شود.

مرحله 10: پخت

برد مدار چاپی PCB آب‌بندی شده را در یک کوره با چرخه حرارتی قرار دهید و بگذارید در دمای ثابت بماند. زمان‌های خشک شدن مختلف را می‌توان طبق نیاز تنظیم کرد.

مرحله ۱۱: پس‌آزمون

سپس بردهای PCB بسته‌بندی‌شده با ابزارهای تست ویژه برای تشخیص خوب از بد، از نظر عملکرد الکتریکی آزمایش می‌شوند.

خلاصه

فناوری چیپ روی برد (COB) دنیای الکترونیک را متحول کرده و مزایای متفاوتی نسبت به تکنیک‌های بسته‌بندی مرسوم ارائه می‌دهد. از آنجایی که اتصال مستقیم تراشه‌های لخت روی برد وجود دارد، تراشه روی برد باعث ایجاد دستگاه‌های الکترونیکی کوچک، کم‌وزن‌تر و مؤثرتر می‌شود. حذف بسته‌بندی حجیم و مسیرهای الکتریکی کوتاه‌تر، عملکرد الکتریکی خوب، تلفات سیگنال کمتر و مدیریت حرارتی خوب را فراهم می‌کند. این تکنیک همچنین برای کوچک‌سازی قطعات الکترونیکی مهم است و راه را برای فناوری پیشرفته و فشرده در صنایع مختلف هموار کرده است. 

COB کاربردهای مختلفی از دستگاه‌های تلفن همراه کوچک گرفته تا سیستم‌های روشنایی و کاربردهای خودرو را ارائه می‌دهد. همانطور که به سمت آینده‌ای حرکت می‌کنیم که در آن الکترونیک به طور یکپارچه در زندگی ما ادغام شده و عملکرد و کارایی بهبود یافته‌ای را ارائه می‌دهد، پذیرش وعده‌های COB به مهندسان، طراحان و مصرف‌کنندگان قدرت می‌بخشد.