COB

Le « chip on board » (COB) décrit un circuit intégré ou une puce LED montée directement sur une carte de circuit imprimé sans boîtier intermédiaire. Le silicium lui-même, généralement de 2 à 10 millimètres carrés, est lié au substrat à l'aide d'époxy ou de soudure, puis connecté via de minces fils d'or ou d'aluminium à des plages de contact sur la carte. Cet assemblage à puce nue est ensuite encapsulé dans un revêtement de résine protecteur. Le résultat est un encombrement beaucoup plus faible et un coût inférieur à celui d'un circuit intégré traditionnel dans un boîtier DIP ou QFP en plastique.

Le COB est courant dans deux applications distinctes. Dans l'éclairage LED, les réseaux COB regroupent des dizaines ou des centaines de diodes individuelles sur un seul substrat, créant des sources lumineuses uniformes à haute luminosité pour les projecteurs, les downlights et les luminaires à panneaux. La lentille en résine coulée sur les puces agit également comme un diffuseur. Dans l'électronique grand public, le COB est utilisé pour les microcontrôleurs, la mémoire et les circuits analogiques dans les produits à espace contraint : les balances de cuisine, les pilotes de LED, les amplificateurs audio et les chargeurs de batterie cachent souvent un assemblage COB sous leur coque en plastique.

Assemblage et fiabilité

Le processus d'assemblage utilise le raccordement par fil (wire bonding), où un fil fin est fusionné par ultrasons d'une plage sur la puce à une piste de la carte, généralement dans un réseau de 40 à 200 liaisons par puce. La résine d'encapsulation doit avoir un coefficient de dilatation thermique proche de celui du silicium pour éviter la fissuration sous contrainte pendant les cycles de température. La pénétration d'humidité sous la couche d'enrobage peut provoquer la corrosion des fils de liaison et de la métallisation de la carte ; les COB de qualité sont assemblés dans une humidité contrôlée et scellés avec un revêtement conforme si nécessaire pour les environnements difficiles.

Les modes de défaillance sont spécifiques. Le décollement du fil de liaison, causé par un choc thermique ou mécanique, ouvre une connexion sans signe visible. Le délaminage entre la puce et la carte, ou entre l'encapsulant et le substrat, emprisonne l'humidité et entraîne une dégradation lente. Les vides de billes de soudure au point de fixation de la puce peuvent provoquer des défauts électriques intermittents. La reprise ou la réparation est difficile car l'assemblage est enfoui sous la résine.

Le nom COB est apparu dans les années 1980 comme un raccourci pour cette alternative économique aux boîtiers double en ligne. Il se situe entre les circuits entièrement intégrés (qui incluent la liaison interne et l'encapsulation) et les composants discrets d'une part, et les modules multi-puces (qui abritent plusieurs circuits intégrés encapsulés dans un seul boîtier) d'autre part. Pour la fabrication en grand volume sensible aux coûts, le COB échange la testabilité et la remplaçabilité contre la densité et la simplicité.