用于COB应用的PCB设计指导1目标2方法.PDF

用于 COB 应用的 PCB 设计指导 Prepared by the Die Products Consortium (DPC) Translated by Die Technology Ltd Universal Enterprise March, 2004 1. 目标 此文给那些正试着用裸芯片来代替表贴集成电路的 PCB 设计者提供了 指导方针。首先，这样的转变从根本上降低了成本— 即：用了裸芯片 组装的线路板的总成本要比只用传统表贴元器件的线路板低。用尽可 能小形体尺寸加工 PCB 板可确保实际的高产量。线路板上的芯片管脚 所占的面积就是最小形体尺寸，因此，这里着重讲述进行 COB 封装时 基板的布线要求。 对于电连接的设计,National 公司要求 150/150 m 的线路宽度和间距， µ 至少 2 层板，过孔的最小直径是 350µm ，过孔盘径要400µm 。这些要 求对于用传统技术制造 PCB 板的制造者来说是非常符合实际的。 2.方法 此文以两个集成 IC 为例，把与从 SMT 的PCB 设计技术转换到 COB 的 PCB 设计技术相关的问题作了基本阐述。但是，对于 PCB 设计者来说 必须从 PCB 制造者和装配者处得到准确的布线规则以确保达到令人满 意的效果。 3. COB 芯片产品中最容易利用的形式就是裸芯片。由于这些裸芯片通过引线 键合到引线框或者内部基板上，因此他们跟那些大量用于单芯片封装 1 的芯片是一样的。用引线键合使芯片直接粘贴到PCB 板上的技术称作 COB 。COB 是目前市场上最成熟应用最广泛的技术，具备如下特点： • 裸芯片可以和其他封装过的芯片，分立器件或者无源器件一同直 接粘贴到内部基板或者 PCB 上。 • 用导电或者不导电的环氧胶可使芯片固定在基板上。 • 通过引线键合可以使芯片与基板电连接。 • 可以用保护壳密封。 对于低成本 COB 技术，基板通常采用 FR-4 材料（玻璃纤维增强的环 氧树脂）。推荐使用无电镀的镍/金进行表面金属化，因它能完全覆盖 在金属焊盘的表面和四周，并且能够支持多种如同混合 SMT/COB 技术 的电连接方法。 目前，对于裸芯片来说，最普遍的低成本COB 电连接技术就是引线键 合。这种技术就是利用 IC 上标准焊盘金属化和表面钝化实现的。芯片 的I/O 端设计在器件外围。键合面的准确位置和尺寸连同表面冶金以供 应商提供的芯片产品手册为准。COB 的键合技术包括在高温下的热超 声键合（金丝球焊）和常温下的超声波键合（铝劈刀焊接）。 金丝球焊是高产量，高强度的技术，它能用于精细间距焊盘的焊接。 它需要高温来进行可靠地焊接。此过程必须考虑配置条件、引线直 径、引线长度、冶金和表面条件等。 铝劈刀键合可在室温下进行，利用成本较低的铝线键合。只能期望达 到较低的键合强度和较低的产量。键合过程中还需要考虑的就是引线 键合的角度以及当用劈刀键合时向前/向后键合的影响。 当既有引线焊接连接方法又涉及利用再流焊实现电连接的表贴技术 时，考虑好装配次序是很重要的。封装时推荐的方法就是在装配和键 合 COB 器件之前对表贴元器件进行装配并再流焊。值得注意的是如果 表贴元器件非常靠近裸芯片，那么表贴元器件的高度就会影响到引线 2 键合的操作。通常情况下，间距应该是高度的 2 倍。在封装过程中， PCB 设计者可查看设计规则。 4. 基板 对于低成本的装配板来说，基板技术所采用的材料几乎就属环氧玻璃 钢板，例如 FR4,就是用于表贴 IC 以及裸芯片粘贴中可供选择的材 料。依据基板材料，线路板的磨光等方面权衡来实现 COB，这些在布 线之前就应该考虑清楚的事情本文也略加叙述。 5. 布线 用于金丝球焊接的金线直径介于 20 µm 到 33 µm 之间。与此相关球的 直径应该是 2.5 到 5 倍的引线直径，但是对于密间距的小球焊接来说， 球体直径可以是 1.5-5 倍；对于大的键合盘焊接，可以是 3-4 倍。 指状焊片的引脚被做成基板上的焊接区 （指状焊片的管脚是以焊盘的