이 기사에서는 온보드 칩이 무엇인지, 제조업체가 칩을 구성하는 방법 및 다양한 애플리케이션에 대해 설명합니다. 비용을 절감하고 보호하며 효율적인 제조 공정에 대해 자세히 알아보세요.
개요
전자 어셈블리를 열 때 회로 기판에서 이상한 모양의 얼룩을 보았을 것입니다. 처음에는 모양이 이상해졌기 때문에 이상하게 보일 수 있습니다. 그러나 테스트를 통해 Blob이 의도한 대로 적용되는 것을 확인할 수 있습니다. 이 이상한 회로 조립체에는 칩 온보드 (또는 줄여서 COB) 내부.
칩 온보드란 무엇입니까?
이름에서 알 수 있듯이 칩온보드는 PCB 위에 칩을 조립한 것입니다. COB는 회로 기판의 패드를 통해 와이어 본딩되거나 납땜된 집적 회로(다이 또는 실리콘 웨이퍼 슬라이스)로 구성됩니다. 접착이나 용접 후 기계로 에폭시나 플라스틱 코팅을 주입합니다. 이 코팅은 민감한 다이와 와이어 본드를 습기로부터 보호합니다. 또한 기계적, 전기적 스트레스로부터 보호해 줍니다.
칩온보드의 역사
전자제품 제조업체들은 제조 비용을 줄이기 위해 칩온보드(COB)를 개발했습니다. 이는 집적 회로 패키징의 필요성을 없애고 회로 레이아웃의 공간을 절약했습니다. 일반적으로 값싼 전자 제품(예: 계산기, LCD, 전자 장난감 등)에서 COB를 찾을 수 있습니다. LED 조명 및 무선 주파수 애플리케이션과 같은 영역에서도 COB를 찾을 수 있습니다. 휴대폰, 스마트카드 등 소형 전자제품에도 사용된다.
COB는 LED 조명에 적합합니다. 이는 LED 칩을 단일 LED 패키지의 보드에 함께 밀어넣을 수 있기 때문입니다(나중에 살펴보겠지만). 또한 COB는 우수한 열 및 전력 효율성 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 해당 응용 프로그램에 유용합니다.
COB 어셈블리에서는 리드 프레임이 필요하지 않아 리드 길이가 짧아지기 때문에 COB는 RF 전자 회로에 이점을 줄 수 있습니다. 이 기능은 회로의 용량성 및 유도성 특성을 향상시킵니다. RF 회로에 적합합니다.
오늘날 제조업체에서는 전자 제품의 소형화 추세가 지속됨에 따라 COB를 광범위하게 사용하고 있습니다. 결과적으로 더 많은 PCB 제조 업체가 COB 제조를 제공할 수 있습니다. COB 제조 능력에 대해 문의하는 것이 가장 좋습니다.
칩 온보드는 어떻게 구성되나요?
COB를 만드는 데는 여러 단계가 포함됩니다. 와이어 본딩 COB용 칩 다이를 처리하고 와이어 본딩하는 방법을 알아야 합니다. 또한 다이를 배치하고 집적 회로 어셈블리를 캡슐화하기 위해 일부 화학 물질을 준비해야 합니다. 단계는 다음과 같습니다.
1. 제작자는 칩 다이 또는 웨이퍼 슬라이스를 수용할 준비가 된 패드가 있는 인쇄 회로 기판을 제조합니다. 설계자는 이러한 패드가 칩 다이에 빠르고 안정적으로 와이어 본딩될 수 있도록 패드의 간격을 계산해야 합니다.
2. PCB를 청소하고 칩 다이를 수용할 준비를 합니다. 다이는 PCB 기판 부분에 안착되며, 여기에 접착 재료의 얇은 층이 적용되어 제자리에 고정됩니다.
3. 칩 다이를 처리하고 PCB의 접착 재료를 사용하여 노출된 기판에 배치합니다. 작업자는 이러한 다이를 다이 부착과 조심스럽게 정렬해야 합니다. 와이어 본딩을 위해 기판 표면의 노출된 구리 패드에 부착됩니다.
4. 와이어 본딩 기계는 다이 패드를 PCB 노출 패드의 패턴에 접착합니다. PCB 패드는 와이어 본딩 공정의 열을 견뎌야 합니다. 이를 위해 패드는 금색 마감으로 디자인되거나 더 두꺼운 구리 트랙을 가져야 합니다.
5. 일반적으로 에폭시인 캡슐화 재료를 어셈블리 표면에 적용합니다. 민감한 부품(다이, PCB 패드, 와이어 본드 어셈블리)을 환경으로부터 보호합니다. 이 부분은 주로 회로 기판 상단에 보이는 검은색 얼룩입니다.
칩 온 보드의 일부 변형
COB에는 다양한 변형이 있으며 고유한 장점과 특정 용도가 있습니다.
1. 플립칩 COB
플립칩 COB에는 기판 아래에 다이 부착 패드가 있는 다이가 있습니다. 그것이 용어의 유래입니다. 조립하면 거꾸로 된 칩처럼 보입니다. 이 구성은 BGA 유형 연결을 사용하여 PCB 기판에 연결합니다. 이 설정은 그 아래에 납땜 범프가 있음을 의미합니다. 캡슐화제는 일반적으로 솔더 조인트를 따라 그리고 언더필이라고 불리는 다이 아래에 있습니다. 작업자는 상단 다이에 와이어 본드를 놓을 필요가 없습니다. 따라서 LED 애플리케이션용 COB는 와이어 본딩된 비플립칩 COB보다 훨씬 밝습니다. LED 제조업체는 플립칩 COB를 사용하여 표면 실장 LED 칩 다이 사이에 더 좁은 공간을 확보합니다. 이 구성은 다소 특이한 광원 효과를 생성합니다.
플립칩 LED 다이는 일반적으로 다른 플립칩 LED와 연결되어 직렬 회로를 형성합니다. 이 회로의 끝은 기판의 전기 패드에 연결되어 LED 패키징의 패드 수를 줄입니다. 기판에 채워진 LED의 수에 따라 LED 패키지가 제공할 수 있는 밝기 수준이 결정됩니다.
2. 와이어 본딩 COB
ㅏ. 와이어 본딩 COB(LED용)
플립칩과 마찬가지로 제조업체는 LED 애플리케이션에 와이어 본딩 COB를 사용합니다. 일부 고전력 표면 장착 LED 내부에는 와이어 본딩 COB 구성이 표시됩니다. 상단 다이 부착에서 기판의 해당 전기 연결까지 연결된 금 와이어 본드가 보여야 합니다. 이러한 종류의 어셈블리는 LED를 전기적, 열적으로 효율적으로 만듭니다. 그러나 플립칩 COB가 더 효율적입니다. 전기적으로나 열적으로 더 좋습니다. 이는 전력 손실을 일으킬 수 있는 와이어 본드가 부족하기 때문입니다.
플립칩 LED와 마찬가지로 와이어 본드 LED도 직렬로 연결할 수 있습니다. 이는 직렬 회로를 형성하여 LED 패키지의 패드 수를 줄이면서 더 밝게 만듭니다. 그러나 플립칩에는 와이어 본드가 필요하지 않기 때문에 추가적인 이점이 있습니다.
비. 캡슐화된 와이어 본딩 COB
와이어 본딩 COB에는 상단 다이 부착 와이어가 PCB의 노출된 패드에 본딩되어 있습니다. 그 후 제조업체는 보호를 위해 에폭시 코팅으로 캡슐화합니다. 계산기, 장난감, LCD 모듈 등 값싼 전자 제품에서 이 구성을 찾아볼 수 있습니다. 와이어 본딩 COB는 IC 패키지 COB에 비해 대량 생산 비용이 저렴합니다. 이 유형의 구성에서는 프로젝트의 공간을 절약할 수도 있습니다. 또한 캡슐화를 사용하여 구성 요소를 더욱 견고하게 만들 수 있습니다. 또한 열적으로 효율적이고 보호됩니다.
COB의 일부 캡슐화 기술
COB 어셈블리는 깨지기 쉽습니다. 다이와 와이어 본드는 물리적 응력에 민감합니다. 또한 습기 및 기타 화합물은 COB 부품에 영향을 주어 시간이 지남에 따라 성능이 저하될 수 있습니다. 이 때문에 어셈블리를 보호하기 위해 캡슐화 기술이 사용됩니다. 다음은 일반적인 캡슐화 방법입니다.
1. 글로브탑 디스펜싱
이 캡슐화 기술은 건조 시 전체 COB 어셈블리를 보호하는 에폭시(또는 UV 경화성 유형) 화합물을 사용합니다. 화합물은 좁은 니들 밸브를 통해 도포되고 전체 COB 위로 흐릅니다. 캡슐화 중에 와이어 본드가 손상되지 않도록 하려면 화합물의 점도를 측정하는 것이 중요합니다. 또한 작업자는 분배되는 화합물의 양을 관찰해야 합니다. 이렇게 하면 COB의 높이가 허용된 한계에 도달하는 것을 방지할 수 있습니다.
Glob-top 캡슐화는 COB를 절연할 수 있습니다. 또한 위험한 화학 물질과 습기로부터 보호합니다. 이 기술은 전체 COB 구조도 지원할 수 있습니다. 이는 취급 중 기계적 스트레스로 인해 발생합니다.
2. 댐 및 채우기 분배
Dam and Fill 디스펜스는 두 종류의 점성 재료를 사용합니다. 첫 번째는 COB 측면에 댐을 만드는 고점도 소재이고, 두 번째는 댐 내부에 저점도 소재입니다.
점도가 높은 재료는 점도가 낮은 재료의 흐름을 제한합니다. 이는 댐으로 보호되는 지역 밖에서도 마찬가지입니다. 그런 다음 제작자는 점도가 높은 재료에 비해 점도가 낮은 재료를 더 빠른 속도로 디스펜싱합니다.
이 디스펜싱 기술은 글롭탑 기술보다 빠릅니다. 더 좋고 균일한 구조를 만듭니다. 구조는 예측 가능하며 허용 오차가 더 엄격합니다. 상기 특성으로 인해 댐 및 충진 디스펜싱은 로우 프로파일 전자 장치에 더 많이 사용됩니다.
칩 온 보드의 다양한 애플리케이션
제조업체는 다양한 애플리케이션에 칩온 보드를 사용할 수 있습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.
1. 조명 응용
COB의 전력 및 열 효율 특성은 LED 조명 응용 분야에 매우 적합합니다. 와이어 본드 COB는 우수한 전기 전도체인 매우 짧은 와이어 본드를 가지고 있습니다. 이러한 전선의 예로는 금, 알루미늄, 구리 및 은이 있습니다. 플립칩 COB는 와이어 본드를 사용하지 않고 솔더 범프를 통해 직접 패드나 트랙에 전기적으로 부착할 수 있기 때문에 더 좋습니다.
2. RF 회로
COB는 RF 회로에 더 좋습니다. 이러한 회로는 재료의 유도성 및 용량성 특성의 영향을 받습니다. 이는 매우 짧은 전기 연결을 통해 수행됩니다. COB는 IC의 리드프레임과 패키지를 제거합니다. 다이는 와이어 본드 또는 BGA와 유사한 솔더 범프를 통해 회로 패드/트랙에 연결됩니다.
3. 저렴한 집적 회로
앞서 언급했듯이 제조업체는 값싼 전자 제품에 COB를 널리 사용합니다. 이러한 품목은 포장이 필요 없는 집적 회로를 사용하여 비용을 절감할 수 있는 이점이 있습니다. 제조에는 초기 설정 비용이 존재합니다. 그러나 대량생산을 통해 생산되는 제품의 양이 어마어마하다는 사실에 압도당하고 있다.
4. 항공 우주 공학
COB는 시간이 지남에 따라 신뢰성과 내구성이 향상될 수 있습니다. 그러면 거친 환경도 견딜 수 있습니다. 이 조건은 항공우주에 적합합니다. 오랫동안 고장률이 낮은 부품이 필요합니다.
COB의 컴팩트한 특성은 항공우주 엔지니어링에 중요한 공간 제약이 있는 설계에 도움이 됩니다. 예를 들어 설계자는 COB를 회로에 적용할 수 있습니다. 회로는 공간을 고려한 우주 왕복선의 다양한 모듈에 밀집된 보드에 내장되어 있습니다.
작업자는 항공우주 부품에 높은 열 응력을 가할 수 있습니다. 고급 임베디드 컴퓨팅 장치가 그 예입니다. 양극산화 알루미늄을 COB 캡슐화에 적용하여 전반적인 열 전도성을 향상시킬 수 있습니다.
맺음말
COB 제조는 비용과 공간을 절약하는 프로세스입니다. 대부분의 전자 설계 회사에 도움이 될 수 있습니다. 이 기사에서는 COB의 역사, 구성, 다양한 캡슐화 기술 및 다양한 응용 분야에 대해 논의했습니다.