COB技術(shù)

第35卷第4期南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué))Vol. 35 Ne42002年12月Acta Scientiarum Naturalium U niversitatis NankaiensisDec.2002文章編號: 0465-7942(2002)04-0076-03COB技術(shù)趙剛'孫風(fēng)桐2(1.天津理工學(xué)院電子系，天津，300191; 2.南開(kāi)大學(xué)信息技術(shù)科學(xué)學(xué)院，天津，300071)摘要本文介紹了板上芯片技術(shù).通過(guò)一個(gè)實(shí)例討論了COB技術(shù)的電氣性能和熱應力的分析,證明該技術(shù)是優(yōu)良的.關(guān)鍵詞:芯片;有限元;板上芯片中圈分類(lèi)號: TP331文獻標識碼: A0引言表面組裝技術(shù)(SMT)是當今電子組件的一種全新的技術(shù),它是將微小型的無(wú)引線(xiàn)元器件或引線(xiàn)極短的元器件,直接焊在印制電路板上.采用表面組裝技術(shù)制作的電路具有體積小,重量輕,功能強等特點(diǎn).作.為表面組裝技術(shù)的最新發(fā)展,板上芯片(chiponboard,COB)技術(shù)將進(jìn)-步提高電子組件的組裝密度,降低成本,縮小和減輕電子組件的體積和重量.COB技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力是產(chǎn)品小型化的需要,因而COB技術(shù)特別適用于消費產(chǎn)品,在日本和美國該項技術(shù)得到了廣泛的應用.1 COB的結構與工藝COB技術(shù)是將裸露的IC芯片直接貼裝在印刷電路板上,通過(guò)鍵合線(xiàn)與電路板鍵合,然后進(jìn)行芯片的鈍化和保護.板.上芯片的結構如圖1所示.COB技術(shù)工藝可以分為兩大。步驟,即IC芯片的引線(xiàn)鍵合和印化保護.在放置IC芯片前,先將導電粘chip 芯片PCB合劑印刷在印制電路板上,將IC芯片貼裝好,把粘合劑固化,而后用引一線(xiàn)將IC芯片的壓焊位連接在印制電路板的焊盤(pán)上,所以與其它技術(shù)不圈1 COB 技術(shù)的結構同的是,COB技術(shù)需要在COB組件上制備兩個(gè)焊點(diǎn)(一個(gè)在IC芯片Fig 1 Structure of CoB technology上,另一個(gè)在印制電路板上).引線(xiàn)鍵合是將裸露的IC芯片與印制電路板相連接的過(guò)程,該工序的目的是使裸鱷的IC芯片通過(guò)梁式引線(xiàn)與印制電路板有可靠的電氣鍵合.在COB技術(shù)中對裸露的IC芯片要進(jìn)行鈍化和保護,這也是COB技術(shù)工藝中最重要的一環(huán),在對裸露的IC芯片進(jìn)行鈍化保護技術(shù)工藝中,最常用的是采用環(huán)氧樹(shù)脂的熱固性塑料對裸露的IC芯片進(jìn)行保護和封裝.2 COB技術(shù)的應用中國煤化工本文討論了在COB技術(shù)中的兩個(gè)問(wèn)題,一是COB技MHCN MH C題和體積與通孔插裝的比較,二是在COB技術(shù)中一直被人們所關(guān)注的基板,芯片和密封劑的熱膨脹系數不匹配的問(wèn)題.收稿日期2001-11-27作者簡(jiǎn)介:趙剛(1952- ),男 ,天津人,高級工程師,主要從事信號分析與處理的研究第4期趙剛等:COB技術(shù)●77●2.1COB技術(shù)的電氣性能.Ve通過(guò)制作一對數放大器組件,來(lái)R3實(shí)現COB技術(shù).對數放大器原理圖如圖2所示,原理圖中的電阻、電容，除了熱敏電阻R5,電位器R8,和二極管外,其余全部采用了片式元器R4R1件,由于客觀(guān)條件所限,我們只得到o了三極管(NPN)的芯片,所以,本電.路對三極管(NPN)采用了COB技R7_馬一。R8為了實(shí)現組件的薄型化,把各片_R6式元件(電阻,電容),全部集中貼裝1在雙面電路板的一面,另一面集中了不能實(shí)行片式化的元件,如電阻器，圈2對數放大器原理圈熱敏電阻,二極管及體積稍大的片式Fig 2 Theory chart of logarlthm mplifier雙運放.根據原理圖,利用上述可得到的元器件,用自動(dòng)布線(xiàn)軟件包進(jìn)行印制電路板的CAD設計.根據設計好的電路圖做出印制電路板后,就.表1可以根據COB技術(shù)的工藝流程,進(jìn)行芯片的Table 1貼裝，固化,引線(xiàn)鍵合和芯片的鈍化保護.全輸人0.024 0.030 0. 0870. 066誤差inputerror部元器件都組裝和密封好后,進(jìn)行特性測試.先進(jìn)行在線(xiàn)測試.然后進(jìn)行系統特性測試,檢第一組輸出1.614 1.528 1.098 0.179 3. 5%the first geroup output測其對數放大器的電氣性能.測試結果如表第二組輸出1.617 1.524 1.089 0.178 2. 7%1所示.the second geroup output由表1可見(jiàn),利用COB技術(shù)制作的對數第三組輸出1.620 1.526 1.093 0.179 3. 1%放大器組件,輸入和輸出關(guān)系- -致性良好.電the third geroup output氣性能穩定.由表2可見(jiàn),其體積只有用通孔輸出(理論值)1.619 1.523 1.060 0. 178插裝技術(shù)的1/8,重量?jì)H為其的1/14. 證明了output (theory value)衰2COB技術(shù)的成功.Table 22.2 COB技術(shù)的熱分析.通孔插裝COB技術(shù)COB技術(shù)是將裸露的IC直接貼裝在印through hole fitCOB technology刷電路板上,然后用密封劑加以密封保護.由重量52. 2g3.8g.于密封劑和基板之間的熱膨脹系數不匹配,weight在功率循環(huán)和熱循環(huán)期間,它們將以不同的體積3. 9cmX3. 9cmX1. 6cm1. 7cmX 1. 8cmX0.9cm速度膨脹和收縮,這種由于熱膨脹系數和熱volume膨脹速率的差別而產(chǎn)生的應力,作用在芯片上,在極端的情況下,會(huì )損壞芯片.通過(guò)有限元技術(shù)來(lái)分析熱應力的分布問(wèn)題.將密封劑所覆蓋的圓形區域,用所選用的三節點(diǎn)三角形單元,劃分成有限元網(wǎng)格,在此基礎上進(jìn)行分析.有關(guān)的分析結果如圖3和圖4所示,在圖3中可以清楚地看到溫度是以芯片為中心呈帶狀分布,逐級遞減的,這是與事實(shí)中國煤化較大的在有限元網(wǎng)格中標注出來(lái),由此可見(jiàn)芯片所在的單元正是應力集中區.二匹配,基板更容易翹曲變形,會(huì )直接影響到芯片的安全可靠性,問(wèn)題嚴重時(shí)會(huì )損TYHCNMH S高,結溫越高，這個(gè)問(wèn)題就越嚴重.●78●南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)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溫度分布圈4應力分布Fig 3 temperature distributionFig4 heat expansion distribution3結束語(yǔ)本文詳細地介紹了板上芯片(COB)技術(shù).在理論和實(shí)踐中取得了一定的經(jīng)驗,為今后進(jìn)-步更深入地探索COB技術(shù)打下了良好的基礎.參考文獻1趙剛.COB技術(shù)的特點(diǎn)及應用[U].電子技術(shù)展望與決策,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.中國煤化工Key words : chip; finite element method; COB technolog.YHCNMHG