Hvad er chip-on-board?

Hvad er chip-on-board?

Chip-på-bræt (COB)-teknologi: emballage, proces og fordele

Indledning  

Chip på bræt (COB) er en af de mest væsentlige Pcb emballage af moderne teknologier i moderne digitale enheder som følge af, at det hjælper programmører med at skabe mindre, hurtigere og mere termisk pålidelige produkter. I sin kerne indebærer COB-udvikling montering af en rå halvlederchip direkte på et PCB-underlag eller en anden monteringsflade i stedet for at placere chippet inden i et andet plast- eller keramikhus først. Denne direkte chipmonteringsmetode er, hvad der gør COB-emballage så attraktiv i bærbare digitale værktøjer, LED-lamper, forbrugerelktronik-PCB-design og mange typer højtydende PCB-monteringer . I en verden, hvor produkter forventes at være tyndere, lettere og langt mere kraftfulde, er COB faktisk blevet en værdifuld metode til digital miniaturisering og optimering af PCB-ydelse.

Grunden til, at COB anvendes så omfattende, er fundamental: Det løser en række problemer samtidigt. For det første reducerer det dimensionerne ved at fjerne behovet for yderligere emballage omkring chippen. For det andet forbedrer det signalkvaliteten, fordi den elektriske forbindelse mellem halvlederchippen og moderkortet bliver meget kortere. For det tredje sikrer det bedre termisk overvågning af printpladens effektivitet, da varme kan overføres mere direkte til substratet og væk fra den aktive komponent. For det fjerde kan det reducere produktionsomkostningerne ved storseriefremstilling ved at mindske emballageprocesser og forenkle antallet af komponenter. For mange ingeniører og producenter gør denne kombination af pladsbesparende elektronik, reduktion af signaltab og avanceret varmeafledningsteknologi COB til et yderst fordelagtigt valg for moderne printplade-montering og elektronikemballage.

COB er særligt vigtig inden for industrier, hvor både integritet og små dimensioner er afgørende. I LED-lyspcb-systemer giver COB-LED-konstruktioner høj lumen-tæthed og effektiv varmeafledning. I bil-pcb-monteringer kan COB understøtte sensordele, styredele og lysystemer, der skal klare vibrationer, temperatursvingninger og direkte fugtudsættelse. I medicinske pcb- og luftfarts-pcb-konstruktioner kan COB anvendes, når konstruktører ønsker avanceret produktindpakning med fremragende elektrisk ydeevne og mere tæt pladeintegration. I RF

Pcb-anvendelser kan den reducerede parasitiske påvirkning fra montering af bare die forbedre højfrekvenspraksis. Derfor er chip-on-board-indpakning ikke blot en specifik niche-teknik – den er en betydelig fremstillingsmetode, der anvendes på tværs af mange områder inden for elektronikproduktionsindustrien.

Hvad er Chip on Board (COB)?

Chip-on-Board (COB) er en halvlederpakkeringsmetode, hvor en rå siliciumchip monteres direkte på et PCB-underlag eller et andet basisprodukt. I stedet for at placere chippet inden i en færdig plastikpakning først, forbinder producenten chippet selv til kortet og fastgør det derefter ved hjælp af ledningsbonding, flip-chip-teknologi eller andre PCB-monteringsmetoder. Derfor beskrives COB typisk som direkte chipmontering eller placering af rå chip. Det eliminerer ekstra pakkelag, hvilket kan forbedre elektrisk ledningsevne, spare plads og gøre det endelige produkt mere pålideligt.

Kernepunktet i COB-teknologien er meget nyttig: placere chippen så tæt på kredsløbet, der understøtter den, som det er muligt. Jo kortere denne forbindelsesvej er, jo mindre risiko er der for signaltab, parasitisk kapacitans, ugunstig induktans eller unødig varmeakkumulation. I højhastigheds- og højdensitetsdesign er disse små forbedringer meget betydningsfulde. COB er en af årsagerne til, at flere bærbare elektroniske enheder kan være mindre uden at opgive ekstrem ydeevne. Det hjælper også producenterne med at udvikle højdensitetsindpakningsløsninger til enheder, der skal udføre mere på mindre plads.

COB adskiller sig fra traditionelle indbyggede kredsløbsprodukter, fordi det fjerner den beskyttende emballage omkring chippen i starten af monteringsprocessen. Det betyder, at chippen udsættes gennem hele produktionsprocessen, så proceduren kræver fremragende kvalitetsstyring af printplader (PCB), præcist værktøj og stærk miljøstyring efterfølgende. I en række udformninger beskyttes chippen med epoxybelægning, silikoneindkapsling eller konform belægning for at forhindre fugt, snavs, vibrationer og mekaniske problemer. Dette er en af de grunde, hvorfor COB normalt anvendes i produkter, der kræver både tykkelse og stabilitet.

Hvad gør COB anderledes?

Hvad bruges COB-teknologi til?

COB’s moderne innovation anvendes, når designere ønsker en mindre, mere effektiv og ofte mere termisk regulering måde at pakke halvledere på. Den anvendes især hyppigt i produkter, hvor kravene om pladsbesparende digitale enheder og højtydende PCB-overlapper. Da chippen monteres direkte på kredsløbskortet, kan COB hjælpe med at reducere indflydelse, samtidig med at signalstabiliteten øges og visse typer elektrisk forstyrrelse formindskes. Det gør det til et stærkt valg for produkter, der kræver både miniaturisering og høj ydelse.

En af de bedste faktorer, hvorfor COB anvendes så bredt, er, at det tilpasser sig godt til forskellige markeder. I kundeelektronik-PCB-design kan COB hjælpe producenter med at gøre mobiltelefoner, wearable-enheder og intelligente enheder mindre og lettere. I erhvervselektronik kan det understøtte styreenheder og sensorsystemer, der kræver stabil funktion i krævende miljøer. I bilrelaterede PCB-produkter kan COB bidrage til små sensordele, belysningsystemer og styreenheder. I RF-PCB-design kan det forbedre højfrekvensadfærd ved at reducere parasitiske effekter og mindske sporstørrelserne.

COB spiller desuden en betydelig rolle i LED-belysnings-PCB-anvendelser. COB-LED-strukturer placerer flere lysudsendende chips direkte på et substrat for at opnå høj lumen-tæthed og effektiv varmeafledning. Derfor findes COB-LED-produkter ofte i spotlights, erhvervsbelysning, bygningsbelysning og højeffektkomponenter. Den moderne innovation understøtter en langt bedre varmeafledning og kan øge den konstante lysstyrke. Med andre ord handler COB ikke kun om elektroniske komponenter – det er også en betydelig emballagestrategi for moderne belysning.

Almindelige anvendelser af COB-teknologi

Kunde-elektronik-PCB

Smarte værktøjer

Wearables

Smarte hjemmeteknologier

IoT-kort

LED-belysningsprint

Højeffektbelysning

Erhvervsbelysning

Industriel belysning

Automobil PCB

Følerekomponenter

Styreenheder

LED-belysningssystemer

Kliniske PCB

Diagnostikudstyr

Kompakt radar

Aerospace PCB

Avionik-elektronik

Komponenter med høj pålidelighed

Rf pcb

Højfrekvenskredsløb

Signalfølsomme moduler

Hvorfor ingeniører vælger COB

Effekt af mindre brætstørrelse

Bedre termisk ledning på PCB

Mindre signaltab

Færre emballagestrin i nogle layout

Udragerlig, ideel til produkter med høj densitet af interconnect.

Praktisk til klog PCB-montering.

Funktioner og fordele ved Chip on Board

Den største attraktion ved Chip-on-Board-emballage er, at den kombinerer fordele inden for densitet, ydeevne og hastighed i én strategi. Ved at placere chippen direkte på brættet bliver designet typisk mindre og elektrisk renere. Det kan forbedre ydeevnen i højhastigheds-elektroniske enheder, mindske visse typer signalstøjen og hjælpe med varmeafledning. Disse fordele gør COB særligt attraktivt til bærbare kredsløbsdesign, digital kredsløbsminimering og optimering af PCB-effektivitet.

 1. Minimering

COB bruges ofte, når udviklere kræver mere ydeevne i mindre plads. Ved at fjerne den eksterne emballage kan en komponent betydeligt reduceres i størrelse. I nogle anvendelser kan COB mindske komponentens areal med 30–50 % sammenlignet med mere almindelige emballagestrategier. Det er en betydelig fordel for produkter som intelligente enheder, mobile værktøjer og bærbare elektroniske enheder.

2. Elektriske egenskaber

Da chippen monteres direkte på printpladen (PCB) eller underlaget, bliver den elektriske strømvej meget kortere. Det betyder:

 Mindre modstand.

Betragteligt mindre induktans.

Mindre signalforsinkelse.

Bedre signalstabilitet.

Reducerede parasitiske komponenter.

Disse forbedringer er især nyttige ved højfrekvente anvendelser, signalbehandlingskredsløb og avanceret emballage af digitale værktøjer.

3. Termisk effektivitet

Cozy er en af de største modstandere af digitale gadjets. COB hjælper, fordi det kan overføre meget mere cozy til substratet og omkringliggende genstande. Dette er meget vigtigt for emballage af højtydende LED-produkter, kraftelektronik og små systemer, der kører konstant. Bedre varmeoverførsel betyder lavere komponentspænding og langt bedre langsigtet pålidelighed.

 4. Lavere omkostninger

COB kan reducere omkostningerne ved at fjerne mange af trinnene forbundet med almindelig emballage. Færre pakkekomponenter kan desuden betyde mindre lagerbeholdning og mindre komplekse leveringskæder. For produktion i store mængder kan det gøre en betydelig forskel for de samlede produktionsomkostninger.

 5. Designfleksibilitet

COB kan håndtere:

Dobbelt-sidede PCB'er.

Flaglagte PCB'er.

Fleksible PCB'er i specifikke systemer.

Tilpassede substrater.

Højdensitetslayout.

Denne fleksibilitet gør den lige så vigtig for PCB-prototypering som for produktion af PCB'er i store mængder.

Fordele-tabel

Case-studie: COB i LED-belysning

En COB-LED-lampe kan indeholde mange LED-chips, der er placeret tæt sammen på et fælles substrat. På grund af, at chipene er direkte monteret, bliver lyskilden ekstremt tæt og effektiv. Det resulterer i en mere kraftfuld lysydelse og mere jævn belysning. Det forbedrer desuden termisk overvågning, hvilket hjælper lyset med at vare længere.

Hvordan Chip-on-Board (COB) fremstilles

COB-fremstillingsprocessen er en præcis række af trin, der transformerer en rå halvlederchip til en beskyttet og funktionsdygtig montage. I modsætning til almindelig SMD-placering kræver COB omhyggelig håndtering, da chippens eksponerede og mere skrøbelige karakter gør den sårbar under fremstillingen. Processen omfatter typisk substratforberedelse, die-montering, wire-bonding, inkapsling og test. Hvert trin påvirker den endelige ydelse, pålidelighed og udseende af produktet.

1. Forberedelse af underlag

Processen starter med forberedelse af PCB-substratet eller basisproduktet. Overfladearealet skal være rent, jævnt og forberedt til sammenløb. Afhængigt af typen kan producenten anvende ledende epoxy eller en anden lim til at skabe grundlaget for chipmontering. Substratkomponenten vælges ud fra termiske, elektriske og mekaniske krav.

2. Die-montering

Dernæst placeres den blotte die på substratet ved hjælp af en pick-and-place-maskine eller præcisionsdie-bondingsudstyr. Dette trin kaldes die-montering eller direkte die-montering. Placeringen skal være meget præcis, da selv mindste misjustering kan påvirke den elektriske forbindelse eller kvaliteten af sammenløbet.

3. Trådbinding

Når die er monteret, oprettes de elektriske forbindelser ved hjælp af trådbinding. Fine tråde – typisk af guld, kobber eller let aluminium – forbinder chipklemmerne med PCB-tracene eller bindingsklemmerne. To almindelige metoder er:

Kilebinding.

Kuglebinding.

Kabelbonding er en af de mest væsentlige dele af COB-montering, fordi det danner den elektriske forbindelse mellem halvlederchippen og kredsløbskortet.

4. Indkapsling

Den limede chip og kabelstruktur beskyttes normalt med et epoxybelægningsmateriale, silikone eller et glob-top-produkt. Denne proces kaldes indkapsling. Den beskytter monteringen mod:

 Fugt.

Støv.

Mekanisk spænding og belastning.

Vibration.

Beskadigelse.

5. Test og kvalitetskontrol

Når monteringen er færdig, gennemgår den evaluering og testning. Almindelige metoder inkluderer:

Elektrisk testning.

AOI-inspektion.

Burn-in-testning.

Visuel evaluering.

Praktisk brættestning.

 Disse foranstaltninger hjælper med at identificere kabelfejl, huller, forkert limplacering eller elektriske fejl, inden varen afsendes.

COB-procesbord

Procesudfordringer

COB-produktion kræver:

 Renlige atmosfærer.

Præcis placering.

Præcis temperaturkontrol.

Fagkundig håndtering.

Solid kvalitetskontrol.

Chip on Board versus andre emballage-teknologier

COB er kun én af flere halvlederstrategityper, og det er nyttigt at sammenligne den med almindelige alternativer som BGA, SMD, PoP og DIP. Hver emballage har sine styrker, men de løser forskellige problemer. COB er bedst, når kompakt mål, temperaturkontrol og direkte integration er meget vigtige. Andre emballageformer kan være bedre, når reparerbarhed, standardisering eller håndteringsvenlighed er mere afgørende.

COB versus BGA

En BGA-emballage bruger solderkugler til at forbinde en emballeret chip med kredsløbskortet. Den giver fremragende pindensitet og beskyttelse og dominerer inden for CPU’er, GPU’er og avancerede integrerede kredsløb. COB monterer i modsætning hertil den blotte die direkte på kortet.

COB mod SMD

SMD-modern teknologi forklarer overflademonteret komponentmontage, hvor pakkerede komponenter placeres på kredsløbskortet. COB kan betragtes som en mere direkte form for integration.

COB vs. PoP

Package on Strategy (PoP) stablet pakkerede chips op og ned. Det fungerer for multifunktionelle enheder som smartphones, men det adskiller sig fra COB, fordi COB fokuserer på direkte bræt-niveau chip-placering.

COB vs. DIP

DIP-teknikker er ældre, større og meget lettere at modellere med. De understøtter standardopgaver, men de understøtter ikke kompaktheden eller effektiviteten i COB.

 Sammenligningstabel

Fordele ved anvendelse af COB

Den største faktor, som designere vælger COB-PCB-indstillingen ud fra, er, at den kan skabe et mindre, renere og mere integreret produkt. Men fordelene går ud over størrelsen. COB kan forbedre PCB-integriteten, støtte bedre varmeafledning på PCB’er og reducere antallet af emballagestrin i forsyningskæden. I den optimale anvendelse kan det også mindske omkostningerne og forbedre det samlede produktperformance.

 Hovedfordele

Pladsbesparende elektronik.

Bedre forbedring af elektrisk ydelse.

Forbedret modstand mod termisk spænding samt stress og angst.

Lavere elementhøjde.

Minimaliserede parasitiske effekter.

God pasform til produktindpakning med høj tæthed.

Udmærket til digitale værktøjer med høj pålidelighed.

Produktionsfordele

Færre bundlingselementer i nogle udformninger.

Muligvis reduceret samlet pakkefrekvens.

Bedre integration med PCB-fremstilling.

Passende til automatiserede og højvolumenprocesser.

Langt nemmere at tilpasse til produktspecifikke krav.

Fordele ved produktets ydeevne

COB kan hjælpe med:

Forbedre signalfrekvensen.

Reducere signaltab.

Støtte mere kompakte printplade-layouts.

Øge lysstyrken i LED-produkter.

Forbedre varmeoverførslen i strømfølsomme systemer.

Virksomhedens fordele

For leverandører kan COB opretholde:

Mindre produktmål.

Lavere produktomkostninger.

En langt mere budgetvenlig produktudformning.

Bedre placering af brugsområdet.

Stærkere differentiering på små markeder.

Opsummering

Chip on Board (COB) er en direkte monterings- og emballeringsmetode, hvor en rå halvlederchip placeres direkte på et PCB-underlag eller andet basismateriale. Den anvendes ofte, fordi den hjælper produkter med at blive mindre, hurtigere og langt mere termisk pålidelige. Ved at forkorte signalkablerne og reducere emballeringsomkostningerne understøtter COB signalintegritet, termisk styring og kompakt PCB-design. Derfor findes den i COB-LED, forbrugerelktronik, automobilsystemer, videnskabelige instrumenter, luftfarts- og rumfartsteknologi samt RF-kredsløb.

COB er særligt nyttig, når et produkt kræver pakning af emner med høj tæthed og pålidelig integrering på kortniveau. Samtidig kræver det omhyggelig produktion, beskyttelse og testning. Proceduren omfatter underlagspåberedelse, montering af chip, wire bonding, indkapsling og kvalitetskontrol. Den er mere specialiseret end grundlæggende SMD-montering, men i det rigtige produkt er afbetalingen solid.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er de primære fordele ved COB frem for traditionel pakning?

De væsentlige fordele er mindre dimensioner, bedre termisk adfærd, kortere signalveje og reduceret pakningskompleksitet i nogle typer.

Hvorfor er termisk overvågning vigtig i COB-typer?

 Da den blotte chip monteres direkte på underlaget, skal varme håndteres omhyggeligt for at undgå enhedsbelastning, fejl eller ydelsesnedgang.

Kan COB-monteringer repareres?

 Ofte er reparation svær, da dieset er placeret direkte på kredsløbskortet og normalt omgivet efter bonding.

Hvilke produkter er bedst egnet til COB-modern innovation?

COB er bedst egnet til bærbare enheder, LED-belysning, RF-kredsløb, bilkomponenter, professionel elektronik og andre højtydende systemer.

Er COB det samme som COB-LED?

Nej. COB-LED er en specifik anvendelse af COB-innovation inden for belysning. COB-modern teknologi anvendes i vidt omfang mere generelt inden for elektronikpakning.