COB技术

第35卷第4期南开大学学报(自然科学)Vol. 35 Ne42002年12月Acta Scientiarum Naturalium U niversitatis NankaiensisDec.2002文章编号: 0465-7942(2002)04-0076-03COB技术赵刚'孙风桐2(1.天津理工学院电子系，天津，300191; 2.南开大学信息技术科学学院，天津，300071)摘要本文介绍了板上芯片技术.通过一个实例讨论了COB技术的电气性能和热应力的分析,证明该技术是优良的.关键词:芯片;有限元;板上芯片中圈分类号: TP331文献标识码: A0引言表面组装技术(SMT)是当今电子组件的一种全新的技术,它是将微小型的无引线元器件或引线极短的元器件,直接焊在印制电路板上.采用表面组装技术制作的电路具有体积小,重量轻,功能强等特点.作.为表面组装技术的最新发展,板上芯片(chiponboard,COB)技术将进-步提高电子组件的组装密度,降低成本,缩小和减轻电子组件的体积和重量.COB技术发展的动力是产品小型化的需要,因而COB技术特别适用于消费产品,在日本和美国该项技术得到了广泛的应用.1 COB的结构与工艺COB技术是将裸露的IC芯片直接贴装在印刷电路板上,通过键合线与电路板键合,然后进行芯片的钝化和保护.板.上芯片的结构如图1所示.COB技术工艺可以分为两大。步骤,即IC芯片的引线键合和印化保护.在放置IC芯片前,先将导电粘chip 芯片PCB合剂印刷在印制电路板上,将IC芯片贴装好,把粘合剂固化,而后用引一线将IC芯片的压焊位连接在印制电路板的焊盘上,所以与其它技术不圈1 COB 技术的结构同的是,COB技术需要在COB组件上制备两个焊点(一个在IC芯片Fig 1 Structure of CoB technology上,另一个在印制电路板上).引线键合是将裸露的IC芯片与印制电路板相连接的过程,该工序的目的是使裸鳄的IC芯片通过梁式引线与印制电路板有可靠的电气键合.在COB技术中对裸露的IC芯片要进行钝化和保护,这也是COB技术工艺中最重要的一环,在对裸露的IC芯片进行钝化保护技术工艺中,最常用的是采用环氧树脂的热固性塑料对裸露的IC芯片进行保护和封装.2 COB技术的应用中国煤化工本文讨论了在COB技术中的两个问题,一是COB技MHCN MH C题和体积与通孔插装的比较,二是在COB技术中一直被人们所关注的基板,芯片和密封剂的热膨胀系数不匹配的问题.收稿日期2001-11-27作者简介:赵刚(1952- ),男 ,天津人,高级工程师,主要从事信号分析与处理的研究第4期赵刚等:COB技术●77●2.1COB技术的电气性能.Ve通过制作一对数放大器组件,来R3实现COB技术.对数放大器原理图如图2所示,原理图中的电阻、电容，除了热敏电阻R5,电位器R8,和二极管外,其余全部采用了片式元器R4R1件,由于客观条件所限,我们只得到o了三极管(NPN)的芯片,所以,本电.路对三极管(NPN)采用了COB技R7_马一。R8为了实现组件的薄型化,把各片_R6式元件(电阻,电容),全部集中贴装1在双面电路板的一面,另一面集中了不能实行片式化的元件,如电阻器，圈2对数放大器原理圈热敏电阻,二极管及体积稍大的片式Fig 2 Theory chart of logarlthm mplifier双运放.根据原理图,利用上述可得到的元器件,用自动布线软件包进行印制电路板的CAD设计.根据设计好的电路图做出印制电路板后,就.表1可以根据COB技术的工艺流程,进行芯片的Table 1貼装，固化,引线键合和芯片的钝化保护.全输人0.024 0.030 0. 0870. 066误差inputerror部元器件都组装和密封好后,进行特性测试.先进行在线测试.然后进行系统特性测试,检第一组输出1.614 1.528 1.098 0.179 3. 5%the first geroup output测其对数放大器的电气性能.测试结果如表第二组输出1.617 1.524 1.089 0.178 2. 7%1所示.the second geroup output由表1可见,利用COB技术制作的对数第三组输出1.620 1.526 1.093 0.179 3. 1%放大器组件,输入和输出关系- -致性良好.电the third geroup output气性能稳定.由表2可见,其体积只有用通孔输出(理论值)1.619 1.523 1.060 0. 178插装技术的1/8,重量仅为其的1/14. 证明了output (theory value)衰2COB技术的成功.Table 22.2 COB技术的热分析.通孔插装COB技术COB技术是将裸露的IC直接贴装在印through hole fitCOB technology刷电路板上,然后用密封剂加以密封保护.由重量52. 2g3.8g.于密封剂和基板之间的热膨胀系数不匹配,weight在功率循环和热循环期间,它们将以不同的体积3. 9cmX3. 9cmX1. 6cm1. 7cmX 1. 8cmX0.9cm速度膨胀和收缩,这种由于热膨胀系数和热volume膨胀速率的差别而产生的应力,作用在芯片上,在极端的情况下,会损坏芯片.通过有限元技术来分析热应力的分布问题.将密封剂所覆盖的圆形区域,用所选用的三节点三角形单元,划分成有限元网格,在此基础上进行分析.有关的分析结果如图3和图4所示,在图3中可以清楚地看到温度是以芯片为中心呈带状分布,逐级递减的,这是与事实中国煤化较大的在有限元网格中标注出来,由此可见芯片所在的单元正是应力集中区.二匹配,基板更容易翘曲变形,会直接影响到芯片的安全可靠性,问题严重时会损TYHCNMH S高,结温越高，这个问题就越严重.●78●南开大学学报(自然科学版)第35卷24. 823. 856.345.3 32.122. 471.348.9 13.3 22.011080.958.6'27. 5\C84.063.045.8 31.721. 7110公Vo95.9C 81.9C 63.8 47.1 33.0 21. 6囝3温度分布圈4应力分布Fig 3 temperature distributionFig4 heat expansion distribution3结束语本文详细地介绍了板上芯片(COB)技术.在理论和实践中取得了一定的经验,为今后进-步更深入地探索COB技术打下了良好的基础.参考文献1赵刚.COB技术的特点及应用[U].电子技术展望与决策,1995,1:29~312 John Tuck. chip-on-board technology[J]. Circuits Manufacturing, 1984, 5:78~83CHIP-ON-BOARD TECHNOLOGYZHAO Gang' , SUN Fengtong"(1. Department of Electron Engineering ，Tianjin Institute of Technology, Tiajin, 300191;2. College of Information Technology Science, Nankai University, Tianjin, 300071 )AbstractThe paper introduces technology o[ chip on board diuscissing COB technology electricalcapability and heat stress by an example, prove that technology is goodness.中国煤化工Key words : chip; finite element method; COB technolog.YHCNMHG