Dili Değiştir
Giriş
PCB üretimindeki en son gelişmelerden biri olan Çip Üzeri Kart (COB) teknolojisine bir göz atalım . LED aydınlatma ve otomotiv dahil olmak üzere elektronik uygulamalar dünyasında daha iyi ısı performansı, küçük boyutlu tasarım ve rekabetçi fiyatlandırma sağlamak için COB'den nasıl yararlanılacağını daha iyi anlayalım. Avantajlarını, sınırlamalarını ve çeşitli kullanım alanlarını keşfedin.
Chip on Board (COB) Nedir?
Yarı iletken yongaların çıplak halde doğrudan devre kartına monte edildiği bir teknolojidir. Geleneksel yöntemlerin aksine, COB tek tek yonga paketlemesi gerektirmez. Bunun yerine, çıplak yonga doğrudan PCB'ye yerleştirilir. Yonga daha sonra yerini bulur ve diğer bileşenlere bağlanır. Bu bağlantıları korumak için kablolar epoksi veya plastikle kaplanır. Kapsülleme işlemi gerçekleştirilir. Yonga daha sonra COB Bant Otomatik Bağlama adı verilen bir yöntemle güvenli bir şekilde yerine sabitlenir. Bu doğrudan montaj, PCB'de yerden tasarruf sağlar ve genel performansı artırır.
Chip on Board Uygulamaları
COB'lar otomotiv, elektronik, tıbbi cihazlar gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Bu, LED aydınlatma ve akıllı saatler gibi güçlü termal ve elektriksel iletkenlik gerektiren uygulamaları destekler. Özel basınçsız epoksiler ile yüksek performanslı montajlar yapılabilir. Çip genellikle altın veya alüminyuma yapıştırılır. Şerit bağlama, RF ve milimetre dalga cihazları için gelişmiş sinyal kalitesi sağlar . Kapsülleme, özellikle sensörler için çipi korur. Düşük endüktans için, flip chip teknolojisi, lehim topları veya altın tümsekler kullanarak çipi yüzü aşağıya gelecek şekilde monte eder. Çip, termokompresyon ile PCB pedlerine sabitlenir ve koruma için alt dolgu malzemesi kullanılır. Gelişmiş testler güvenilir bağlantılar sağlarken, hızlı prototipleme seçenekleri COB'a büyük bir uyarlanabilirlik kazandırır.
COB'nin Avantajları
Kompakt ve Yerden Tasarruf Sağlayan Tasarım
Son derece kompakt ve küçük boyutlu bir tasarım sunar. Daha az alanda daha fazlasını elde edersiniz. Bu tasarım, PCB'nizde yer tasarrufu sağlayarak başka her şey için boşluk bırakır. Bu, alanı kısıtlı bir cihaz için mükemmeldir. Ayrıca, bu kompakt kurulum cihaz performansını artırır. COB ile daha küçük bir alanda daha fazlasını elde edersiniz.
Yakın Mesafede Güçlü Yoğunluk
Yakın ayarda, güçlü ve parlak bir çıktı elde edersiniz. Odaklanmış aydınlatma ihtiyaçları için mükemmel hale getirir. LED gibi uygulamalar size gücünü gösterecektir. COB, aksi takdirde mümkün olandan daha fazla bileşen başına ışık gücü sağlar. Bu ayrıca genel verimliliği artırır ve ekstra ışık kaynaklarına olan gereksiz ihtiyacı ortadan kaldırır. Küçük veya kapalı alanlarda COB iyi görünürlük sağlar.
Yakından Yüksek Tekdüzelik
Yakın mesafede bile yüksek düzeyde tekdüzelik sunar. Sonuç, gölgeleri ve düzensiz noktaları ortadan kaldıran düzgün ve tutarlı bir ışık çıkışıdır. Ve bu, net ve odaklanmış aydınlatma gerektiren cihazlar için ideal olmalıdır. COB'deki ışık, doldurduğu alandan bağımsız olarak ışın boyunca eşit şekilde yayılır. Tekdüzeliği nedeniyle tıbbi veya muayene ekipmanları gibi hassas görevler için mükemmeldir. Parlama veya ışık değişimi ortadan kaldırıldığında daha iyi bir görüşe sahip olursunuz.
Basit Tek Devre Düzeni
Tek bir karta birden fazla LED bağlamak kolaydır. Bu kurulum, montajı daha basit hale getirir. Daha fazla arıza noktası, bu bağlantılara ulaşmanın daha zor olduğu anlamına gelir. Daha az kablolama olduğundan daha iyi güvenilirlik elde edersiniz. Basit bir tasarımla genel performans da artırılabilir.
Kararlılık için Harika Isı Performansı
Cihazlarınız için daha iyi bir sıcaklık kontrolü elde edersiniz. Bu nedenle, bileşenler her zaman sorunsuz ve verimli bir şekilde çalışır. Isı, COB ile iyi bir şekilde yönetilir ve hasar görme riskleri azaltılır. Ancak, ısı performansını iyileştirmek ürünlerinizin ömrünü uzatır.
Ucuz
Diğer paketleme yöntemleri oldukça pahalıdır, COB teknolojisi ise ucuzdur. Aynı çip için bunun yalnızca üçte birini ödersiniz. Maliyet etkinliği açısından ucuzdur ve üretimde tasarruf etmenize yardımcı olur. COB ayrıca devre kartınızda yer tasarrufu sağlar. Bileşenleri daha küçük bir alana koymanıza olanak tanır. Ayrıca güvenilir kalite üretmek için olgun işçilik kullanır.
COB'nin dezavantajları
Ek Makineler Gerekli
Bu teknolojinin bazı dezavantajları vardır. Montajda ek kaynak makinelerine ihtiyaç duyabilirsiniz. Son adımlarda ayrıca paketleme makinelerine ihtiyaç duyulur. Bu, ilk kurulum maliyetlerinize eklenir. Daha fazla ekipmana ihtiyaç duyulması nedeniyle üretim yavaşlayabilir. COB için bir seçim yapmadan önce bunları göz önünde bulundurmalısınız.
Daha Sıkı Çevresel Gereksinimler
PCB yamaları daha katı çevresel gereksinimlere sahiptir. Ancak, bu kurallara uymak istiyorsanız, bunu yakından takip etmelisiniz. Üretim sürecinizi zorlaştırabilir. COB montajlarının bakımı da zordur. Bir kez takıldıktan sonra onarımı daha zordur.
Isıl Genleşme Katsayısı (CTE) Sorunları
Genellikle PCB çipi, kurşun çerçeve ( BGA ) tabanlıdır . Bu durum, pinlere VCC veya topraklama bağlantısı olmamasına neden olabilir. CTE ile ilgili sorunlar yaşayabilirsiniz. Malzemeler, farklı katmanlardan oluşmadıkları duruma göre ısıya farklı tepki verir. Alt tabaka bağlantıları zayıf olabilir ve performans sorunlarına neden olabilir.
Renk Tekdüzeliği Ekran Görüntüsünden Daha Azdır
Renklerin ekranda göründüğü kadar iyi renklendirilmediğini fark edeceksiniz. Bu durum, bazı parlak noktalara ve uyumsuz bir tona neden olabilir. Projeniz hassas renk uyumu gerektiriyorsa bu bir sorun olabilir. Farklı renkler, ürününüzün algılanmasını etkileyebilir. Bu sapmaları düzeltmek için ek müdahale gerekebilir. Belki de bu durum, COB'yi mükemmel renk doğruluğu gerektiren uygulamalar için ideal kılmaz.
Chip-on-Board Montajı İçin Malzemeler
Çip montajı sırasında doğru malzemeleri seçmek de aynı derecede önemlidir. Bu nedenle, yarı iletkenle karşılaştırıldığında düşük CTE uyumsuzluğuna sahip PCB malzemeleri istersiniz . Ne yazık ki, çok az standart malzeme bu isteği karşılıyor. Mümkün olduğunca düşük CTE uyumsuzluğu, sıcaklık değişimleri sırasında bağlantılar üzerindeki gerilimi azaltmaya ve uzun vadede sorunları en aza indirmeye yardımcı olur. Ana çip malzemesi olan silikonun CTE'si ~3 ppm/°C'dir. Bununla birlikte, yardımcı olabilecek bazı gelişmiş malzemeler de vardır:
- Seramik Dolgulu PTFE Laminatlar – RO3003 (CTE = 6 ppm/°C) veya RO4835 (CTE = 8 ppm/°C)
- Seramik Benzeri Alüminyum Nitrür – CTE = 4-5 ppm/°C (IC alt tabaka malzemesi olarak kullanılır)
- Esnek PCB'ler – Poliimid karışımlarından üretilmiştir, yonga üstü montajlar için uygundur
- Silikon ara parça – Çip ile PCB arasındaki stresi azaltmak için bir tampon katman görevi görür
COB Paketi Yapımındaki Adımlar
COB paketi yapmak oldukça basittir. Yarı iletken çip doğrudan PCB'ye monte edilecektir. Sonunda, bu yöntem çipi ve alt tabakayı tek bir ünitede birleştirir. Uçlar veya pedler kullanmazsınız; geleneksel bir paket kullanmazsınız. Aksine, daha iyi performanslar için hepsi entegre edilmiştir. Bu, yerden tasarruf sağlar ve tasarımınızı daha basit hale getirir.
Yüzey Hazırlığı
COB paketini yapmaya alt tabakadan başlayın. Alt tabakayı iyice temizleyin. İyi bir bağlantı için bu adım gereklidir. Ardından, üzerine hafif ince bir iletken katman yerleştirin. Bu katman genellikle bakırdan yapılır. Bu, yüzeye bir çip yerleştirebilmeniz için yapılır. Alt tabaka temiz ve kaplanmışsa, daha iyi performans elde edilir.
Çip Yerleştirme ve Hizalama
Daha sonra yarı iletken çipi alt tabakanın üzerine koyun. Ayrıca iletken izlerle hizalandığından emin olun. Bu hizalamaya sahip olmak çok önemlidir. İyi bir bağlantı sağlar. Bir çip yalnızca hassas bir yerleştirmeyle iyi çalışır. Bunu yaparken acele etmeyin.
İletken Yapıştırıcı ile Çip Bağlama
Çipi yerleştirirsiniz, sonra bağlarsınız. Bu adım için iletken bir yapıştırıcı kullanın. Gümüş kalıp yapıştırıcısı epoksi, silikon veya akrilat yaygın seçeneklerdir. Daha sonra yapıştırıcıyı, alt tabakaya bağlanacağı çipe dikkatlice uygulayın. Bu bağlama, güçlü ve güvenilir bir bağlantı oluşturur. Çipin cihazınızda iyi çalışmasını sağlar. Devam etmeden önce bağın iyi durumda olduğundan emin olun.
Elektrik Bağlantıları için Kablo Bağlantısı
Daha sonra çipe bağlantı tellerini klipslersiniz. Bu adım, bir tel bağlama işlemi kullanılarak yapılmalıdır. Bu makine, çip ile alt tabaka arasına ince bir tel koyar. Bu teller elektrik bağlantısının oluşturulmasını sağlar. Çipi alt tabakaya sabitlerler. Ağ bağlantısının güçlü olduğundan emin olun.
Sızdırmazlık ve Kapsülleme
COB paketi, bağlantı telleri yerleştirildikten sonra kapatılır. Bunun için koruyucu bir malzeme kullanılabilir. Epoksi kalıplama bileşiği veya sıvı kapsülleme maddesi kullanılabilir. Çipi ve bağlantı tellerini korur. Onları hasardan korur. Bu kapatmayı güçlü ve eksiksiz hale getirin.
Kart Üzerindeki Çip Türleri
Flip Çip
Bu işlem sırasında cihaz ters çevrilmiş haldedir. Devre kartı ilk (üst) katmandadır. Kartın üzerine küçük lehim topları yerleştirilir. Bu toplar çipe gider. Daha sonra çip ve kart, yeniden akışlı lehimleme işleminden geçirilir. Sonuç olarak güçlü elektrik bağlantıları elde edilir. Sonuç olarak küçük ve minimalist bir tasarım elde edilir.
Baraj ve Doldurma
Yarı iletken çipler bu sayede iyi korunur. Böylece, katmanı çipin üzerine yerleştirirsiniz. Ardından, çipi epoksi ile kaplarsınız. İster bir baraj, ister tasarım gereği veya doğal süreçlerle oluşturulmuş bir bariyer olsun, kenarlarda bir bariyer oluşturur. Ardından farklı bir malzemeyle doldurun. Hasardan korunur ve bu da çipi hasardan korur. Her iki malzemeyi de ısı veya UV ışığıyla kürlersiniz ve sonra... Araba veya uçak gibi zorlu koşullardaki çipler için harikadır. Çipler bu sayede zorlu koşullarda bile iyi çalışır.
Küresel Üst
Çipe uygulanan epoksi, bir tür kapsülleme olan yuvarlak bir form veya küre şeklinde uygulanarak çipi etkili bir şekilde korur. Bu küre, çipi hasardan ve kirden korur. İlk olarak, çip bir alt tabaka üzerine yerleştirilir. Ardından, küre şeklindeki malzeme çipin üzerine yerleştirilir ve doldurularak küre şekli oluşturulur. Daha sonra malzeme ısı veya UV ışığı ile sertleştirilir. Çip bu tür mekanik strese dayanabilir ve yöntem onu diğer parçalardan izole eder. Ayrıca, ek bir bariyer gerekmediği için maliyet tasarrufu sağlar ve elektromanyetik girişimi azaltır.
Tel Bağlama
Bu, karta eşlik etme şeklidir. Önce çipi yapıştırıcıyla tutturursunuz. Ardından, çip üzerindeki her bir ped ince tellerle bir devre kartına bağlanır. Hem çip hem de kart bu tellere kaynaklanır. Bu, entegre bir devreyi çerçeveye bağlamaya benzer. Ancak orada, çip doğrudan devre kartına tel ile bağlanır.
Esnek Devre Kartı
Çipin kendisinde, bağlantılarını sağlayan metal uçlar bulunur. Cihaz pedleri bu uçlar aracılığıyla bağlanır. Daha sonra baskılı devre kartına kaynaklanırlar. Bu, güçlü bağlantılar oluşturmaya yardımcı olur. Bir kapsülleme malzemesi çipi ve bağlantıları kaplar. Nemden ve zararlı gazlardan korur. Ek olarak, ısı dağılımı sağlarken aynı zamanda tel bağlantılarını hasardan korur. Örneğin, cep hesap makinelerinde, baskılı devre kartı nihai ürünlere yerleştirilebilir. Çoklu çip modülleri için, kart başka bir devre kartına bağlanabilir. Isıyı yönetmek için katmanlara sahip bazı kartlar vardır; bu kartlar LED'ler de dahil olmak üzere yüksek güçlü cihazlar için ısıyı kaldırabilir. Düşük kayıplı diğerleri mikrodalga frekanslarında tasarlanabilir.
COB LED Teknolojisi Açıklaması
Bu teknoloji ile kırmızı, yeşil ve mavi çipler doğrudan baskılı devre kartına (PCB) monte edilir. Sonuç olarak, bu yöntemle daha az alana daha fazla çip yerleştirebilirsiniz. Ayrıca düz ve eşit bir LED yüzeyi oluşturur. Üç renkle COB, tıpkı gerçek gibi canlı renklerle muhteşem görüntüler oluşturabilir. Çift sıralı paket (DIP) ve yüzeye monte cihaz (SMD) gibi diğer yöntemlere göre aynı alana daha fazla LED sığdırmak mümkündür. COB, bağlantı telleri olmadığı için daha az yer kaplar. Bu da daha dar bir piksel aralığı elde etmeniz anlamına gelir. Çözünürlük ne kadar yüksekse, pikseller o kadar birbirine yakın olur (piksel aralığı). COB teknolojisinin görüntü kalitesi, güvenilirliği ve enerji verimliliği artırılabilir.
Chip-on-Board Paketleme İşlemi (LED Çipler için)
LED çipler için çip-kart (COB) paketleme sürecinin ayrıntılı bir yönteminde yüksek kaliteli montaj ve performans garanti edilir. Bu adımları uygulayarak kompakt bir tasarım yaratacak ve ürünlerinizi daha verimli hale getireceksiniz. İşte temel adımların bir dökümü:
Adım 1: Kristal Genişlemesi
Kristal genişletme makinesinden faydalanın, LED çip filmini eşit şekilde genişletir ve sıkıca yerleştirilmiş LED kalıbını ayırır.
Adım 2: Yapıştırıcı Hazırlığı
Genişletilmiş kristal yüzük, gümüş macun tabakasıyla kaplanmış bir yüzeyin üzerine yerleştirilir ve macun, bağ oluşturmaya yardımcı olmak için uygulanır.
Adım 3: LED Çipini Delme
Kristal genişletme halkasını delme tutucusuna yerleştirin ve delme kalemini kullanarak LED çipini mikroskop üzerindeki PCB'ye takın.
Adım 4: Termal Döngü Fırını
PCB üzerindeki LED çip kaplamasına zarar vermek istemediğimizden, delinmiş PCB'yi termal çevrim fırınına yerleştirerek gümüş macunun hızla kürlenmesini sağlardık.
Adım 5: Çip Yerleştirme
IC pozisyonuna kırmızı yapıştırıcı sürün ve IC kalıbını anti-statik bir cihazla çıkarın, yapıştırıcının üzerine doğru pozisyona yerleştirin.
Adım 6: Kalıbın Kurutulması
Yapıştırılmış kalıbı, düz bir ısıtma plakası üzerine yerleştirerek termal çevrim fırınında kürleyerek veya daha uzun süre doğal ortamda kürlenmesini sağlayarak kürleyebilirsiniz.
Adım 7: Tel Birleştirme
Daha sonra çipi (LED kalıbı veya IC çipi) alüminyum tel bağlama makinesi kullanarak alüminyum tellerle PCB'ye bağlarsınız.
Adım 8: Ön Test Denetimi
COB levhalarında herhangi bir kusur olup olmadığını tespit etmek için özel muayene araçları kullanılarak ön test yapılır ve levhalarda herhangi bir kusur yoksa onarım yapılır.
Adım 9: Tutkalın Dağıtılması
Yapıştırılmış LED kalıbına uygun miktarda AB tutkalı yapıştırıcı dağıtıcısı ile uygulanır ve IC'nin üstüne siyah tutkal paketlenir.
Adım 10: Montajın Sertleştirilmesi
PCB'yi sabit sıcaklıkta termal çevrim fırınında kürleyin, PCB'yi kapatın ve fırına yerleştirin.
Adım 11: Test Sonrası Değerlendirme
Paketlenmiş PCB kartlarının elektriksel performansı, kalite ve işlevselliğini test etmek amacıyla özel test aletleri ile test edilir.
SMD ve COB Paketleme Teknolojisi
Bağlayıcı Teller ve Yapıştırıcı
SMD'de, bileşenleri PCB'ye bağlamak için bağlama telleri kullanılır. Bu bağlantılar, bir bağlantı oluşturmak için bir teli bir malzemeye ısıtan ve bastıran lehimleme makinesi tarafından oluşturulur. Bu bağlantılar zayıf veya güçlü olabilir ve doğru şekilde yapılmazlarsa başarısız olurlar. Öte yandan, COB teknolojisi, çevrenin veya lehimleme hatasının etkilerine daha az maruz kalacak güçlü, güvenilir bir arayüz sağlayan yapıştırıcı bağlamayı kullanır.
Zorlu Ortamlarda COB
SMD bileşenler ısı, nem ve darbe gibi dış etkenlerden kaynaklanan hasara daha fazla maruz kalır. Bunlar dış etkenler olduğundan, PCB yüzeyinde kalırlar. Ancak COB teknolojisi, güçlü yapışkan yapısı sayesinde bu tür zorlu koşullardan daha az etkilenir.
COB ile Daha İnce Piksel Aralığı
Bağlayıcı tellere ihtiyaç duymadığı için bu teknolojinin bu kadar iyi olması gerekmez, çünkü bağlayıcı tellere ihtiyacı yoktur. Daha küçük, yüksek çözünürlüklü ekranlar oluşturur. Daha keskin görüntüler üretebilmek içindir.
Bileşen Boyut Sınırları
SMD'nin boyut sınırlaması vardır. Genellikle 0.5 mm'den büyük parçalarla sınırlıdır. Ancak COB, yalnızca birkaç mikrometre boyutunda daha küçük bileşenler kullanabilir. Bu, COB'nin bir avantajıdır çünkü eğer gelişmiş bir ekran kullanılması gerekiyorsa, bu esneklik tercih edilen çözümü sağlar.
Chip on Board Hakkında SSS
COB Neden Otomotiv Aydınlatmasında Sıklıkla Kullanılır?
Spot ışıklarda, spot ışıklarda ve farlarda kullanılır. Sağlam ve keskin bir ışık huzmesi oluştururlar ve arabalarda da görebilirsiniz. Parlak, yönlendirilmiş ışık için mükemmeldir. Bu şekilde üretildikleri için ısı yönetimine yardımcı olurlar. Birden fazla LED çipi tek bir modülden oluşur. Burada ısı daha da uzağa yayılır. COB LED'ler ayrıca aydınlatma kontrolünün ince ayarını da sağlar. Doğruluğun önemli olduğu otomotiv uygulamaları için idealdirler.
COB Geleneksel Çip Paketlemeden Nasıl Farklıdır?
COB, özel bir paketleme teknolojisidir. Doğrudan devre kartına yarı iletken çipleri monte eder. Bu, geleneklerden farklıdır. Öte yandan, çipler geleneksel yöntemlerde tek tek paketlenir. Çıplak çipler doğrudan COB ile karta gider. Performansa katkıda bulunur ve yerden tasarruf sağlar. Ayrıca daha küçük ve daha verimlidirler. Ayrıca, üretimi daha ucuzdur. COB teknolojisi daha iyi kalite ve daha düşük maliyetler sağlar.
COB Teknolojisi Büyük Ölçekli Üretim İçin Maliyet Etkin midir?
Evet. Ürün daha yüksek verimlilik ve maliyet düşüşü yaratır. Basit ve ucuz bir işlemdir. Daha düşük maliyetler daha az üretim adımıyla el ele gider. İyi nedenlerle, COB teknolojisi üst düzey pazarları cezbeder. COB LED ekranlar kolayca ve hızlı bir şekilde kurulabilir. Sonuç olarak, üreticiler için zamandan ve paradan tasarruf sağlar.
COB'de Isı Dağıtımı İçin Hangi Malzemeler Kullanılır?
Bakır, iyi bir ısı iletkeni olduğu için kullanılır. Ayrıca, termal iletken yapıştırıcılar nesneleri soğutmaya yardımcı olur. Alüminyum nitrür, ısı yönetimi söz konusu olduğunda öne çıkar. Aksine, alüminyum veya alüminadan daha iyi bir ısı iletkenliğine sahiptir. Diğer etkili seçenekler arasında seramik yüzeyler ve doğrudan bağlayıcı bakır bulunur. Elektronik tasarımlarda ısı dağılımı iyileştirilir. Bu malzemelerin birleşimi, performans ve güvenilirlikte iyileşme sağlar.
Sonuç
Bu PCBTok blog yazısında, yarı iletkenlerin doğrudan devre kartlarına monte edildiği Chip on Board teknolojisini derinlemesine inceledik. Vurgulanan avantajlar arasında kompaktlık, verimlilik ve LED aydınlatma ve otomotiv uygulamalarında güçlü performans sağlaması yer alıyor. Ancak, ekstra makine ihtiyacı ve daha katı çevre kuralları gibi bazı dezavantajları da göz ardı edilmedi. COB, modern elektroniğin çok önemli bir parçasıdır.
