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用于COB工艺的PCB设计指导

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—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150/150μm的线路宽度和间距，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

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*

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*近裸芯片，那么表贴元器件的高度就会影响到引线键合的操作。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20μm33μm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形式制造在基板上的），

恰好在芯片边缘外，并且与基板上的电路相

连。如图1所示

电源环和地环也包括在管脚中。

图2表明管脚和芯片间的关系，其中包括一个地环和一个电源环。有的芯片要有几条地环

和电源环，除了个别的电源和地线焊接点以外，这些环还应覆盖阻焊剂以避免下垂的引线和

这些环相连，造成短路。

Table1:Nomenclatureforfigure4.

指状焊片的尺寸应该与典型的劈刀键合的焊盘尺寸或者新月形焊盘的尺寸相一致。最坏的情

况也就是算上焊接工具的精准度。典型的劈刀键合如图5所示。例如，如果引线的直径是

25μm，焊盘的宽度应低于62.5μm，其长度应低于125