Chip on board é um processo de montagem de chips semicondutores na superfície de um substrato isolante. Os chips geralmente são fabricados com vários dispositivos, e matrizes individuais podem ser cortadas de um wafer antes de serem montadas no pacote. Dessa forma, substratos mais finos podem ser usados, o que economiza custo de material, espaço e peso.
O que é led chip on board?
Chip on board, também conhecido como Chip on board LED, é um conjunto de chips de LED ligados a uma base que atua como dissipador de calor. Essa tecnologia pode ser usada para incorporar LEDs em diferentes embalagens fáceis de manusear e instalar.
Este tipo de solução de iluminação elimina a necessidade de usar componentes individuais como lentes ou refletores porque estão todos integrados em um único pacote.
Os tipos mais comuns de materiais utilizados para a fabricação desses produtos são placas de circuito impresso com núcleo de metal (MCPCB) e substratos cerâmicos, pois possuem altas propriedades de dissipação de calor. No entanto, outras opções, como plásticos, devem ser evitadas para evitar baixa condutividade térmica.
O que é um chip a bordo da tecnologia LED?
Um LED chip on board (COB) é um tipo de LED montado em um substrato leve e de alta condutividade térmica. Esses dispositivos usam embalagens em escala de chip que permitem fontes de luz muito menores do que os LEDs tradicionais. O acrônimo COB para esta tecnologia foi cunhado pela primeira vez pela Cree, Inc., um dos principais fabricantes de LEDs COB. O termo descreve como elementos como matriz de semicondutores e ligações de fios são montados diretamente em um pacote de LED sem quaisquer componentes adicionais entre eles.
Semelhante a outros tipos de LEDs embalados, os chips integrados podem ser divididos em diferentes categorias
História do chip a bordo
Na fabricação de dispositivos semicondutores, os wafers passam por muitas etapas de processamento para fazer circuitos integrados (IC). Durante cada etapa, alguns CIs apresentarão defeitos devido a impurezas ou outros defeitos. Em vez de descartar esses moldes/bolachas ainda úteis, mas não defeituosos, às vezes eles são cortados em pedaços menores chamados moldes ou chips. Essas peças podem ser posteriormente montadas em um substrato maior ou placa de circuito impresso (PCB) para formar um conjunto eletrônico.
Uma das técnicas anteriores usadas para montar matrizes é a ligação de arame. Que envolve anexar um pequeno fio para conectar duas partes. Este método pode ser muito eficaz. Mas se qualquer um dos muitos fios conectados falhar. Isso tornará todo o dispositivo inútil. Posteriormente, desenvolve uma tecnologia alternativa chamada chip on board. O chip é montado diretamente no PCB usando adesivo condutor. As matrizes interconectadas e o substrato PCB são então fundidos por meio de solda por refluxo ou fixação de matriz eutética. Chip on boards tem várias vantagens sobre conexões de fio: menor custo e tamanho. Em segundo lugar, maior confiabilidade porque há menos pontos de falha. No entanto, o chip a bordo também apresenta algumas desvantagens, como baixa dissipação de calor. Porque a maior parte do calor gerado pelos componentes está próximo ao chip.
Chip On Board x Chip On Flex
A principal diferença entre as duas tecnologias é o substrato utilizado. Em dispositivos COB, uma matriz individual geralmente é montada em uma placa de circuito impresso de núcleo de metal ou PCB (às vezes chamada de MCPCB). Por outro lado, os dispositivos Chip on Flex (COF) usam um substrato orgânico que é flexível.
Os LEDs COB podem fornecer melhor dissipação de calor em comparação com as tecnologias de LED de montagem em superfície regular.
No entanto, eles também têm algumas desvantagens. Usar uma placa de núcleo de metal para montar um chip semicondutor requer um processo de produção mais complexo. A placa central de metal precisa ser moldada e laminada com cavacos. Ele só pode ser montado em outro material, como plástico ou metal. Isso se torna mais caro à medida que os requisitos de complexidade aumentam. Outra desvantagem dessa tecnologia é que a densidade de potência de saída diminui devido ao aumento da resistência térmica entre os componentes.
Chip on board (COB) LED é um tipo de diodo emissor de luz. Que usa embalagem em escala de chip, permitindo que seja muito menor que os LEDs tradicionais e tenha menos pontos de conexão. Esses dispositivos usam substratos leves e altamente condutores de calor. Ao contrário de outras tecnologias de montagem em superfície. Como chip on board (Chip On Board) usando placas de circuito impresso com núcleo de metal ou PCBs, e chip on flex usando substratos orgânicos. A sigla COB para esta tecnologia é criada pela Cree, um dos principais fabricantes de LEDs COB.
Vantagens do chip on-board LED versus LED de montagem em superfície
1) Melhor qualidade de luz
Uma das maiores vantagens de usar a iluminação COB LED é que ela pode fornecer uma luz de qualidade superior em comparação com as opções de iluminação incandescente e fluorescente. Na verdade, as luzes COB podem produzir uma luz branca nítida com muito poucas distorções ou sombreamento de cor. Nesse sentido, essas luzes de LED estão próximas da luz do sol, que contém todas as cores do espectro visível, desde os comprimentos de onda do infravermelho ao ultravioleta.
2) Alta precisão de cores
A precisão da cor refere-se a quão próximas as diferentes cores produzidas por um LED correspondem aos seus valores pretendidos. A partir desta perspectiva, a tecnologia LED chip on board está entre as melhores quando se trata de iluminação de uso geral. É bom para uso em escritórios e salas de estar devido à sua capacidade de produzir tons ricos de branco sem distorções de cor significativas.
3) Eficiência Energética
Uma lâmpada incandescente típica emite mais de 90% de sua energia total como calor em vez de luz. Isso ocorre porque o filamento localizado dentro da lâmpada precisa ser aquecido até 2,550 graus Celsius ou 4,600 graus Fahrenheit para emitir luz. Por outro lado, as luzes LED usam apenas 10-30% de sua energia para produzir luz, enquanto 70-90% se dissipa como calor. Isso significa que a tecnologia LED chip on board requer menos tempo e esforço para produzir a mesma quantidade de lúmens em comparação com LEDs ou lâmpadas fluorescentes compactas padrão.
4) Temperatura operacional mais baixa
A temperatura operacional mais baixa associada à iluminação LED COB é outra vantagem, pois elimina a necessidade de equipamentos especiais de refrigeração. Nesse sentido, a tecnologia LED chip on board é uma boa opção para ambientes com temperaturas elevadas como sótãos ou armazéns.
5) Maior eficácia do lúmen
Uma lâmpada incandescente típica tem uma eficácia de lúmen de aproximadamente 12 lúmens por watt, enquanto as luzes LED têm um alcance de 50 a 100 lúmens por watt. Além disso, se você usar LEDs COB em vez de LEDs comuns, poderá obter uma saída de luz até 150% maior em comparação com as lâmpadas fluorescentes compactas e 30% a mais do que as lâmpadas incandescentes tradicionais.
6) Vida útil mais longa
As luzes LED COB têm uma vida útil estimada entre 40,000 e 50,000 horas, dependendo do fabricante. Isso significa que pode durar ainda mais do que a maioria das lâmpadas fluorescentes compactas e halógenas, que normalmente duram apenas até 6,000 horas.
7) Independência Energética
Uma luz LED COB equivalente a 100 watts consome menos de 10 watts de energia durante a operação. Isso o torna uma opção mais barata para residências e empresas, mesmo com o aumento dos custos de energia. Na verdade, as concessionárias de energia elétrica em algumas regiões oferecem abatimentos ou descontos em equipamentos de iluminação COB que podem reduzir ainda mais as contas de eletricidade a cada mês.
8) Ecologicamente correto
Em comparação com as lâmpadas incandescentes tradicionais, a tecnologia de chip on-board Led não é baseada em metais raros como mercúrio e gases de argônio. Também não contém materiais tóxicos, como chumbo ou berílio
9) Melhor dissipação de calor
Se você comparar o calor dissipado por uma lâmpada incandescente com o das lâmpadas LED COB, verá que há uma diferença significativa. Nesse sentido, a tecnologia utilizada nos LEDs COB permite que eles dispersem facilmente o calor por meio de suas aletas ou pinos em comparação com as opções de iluminação tradicionais que possuem filamentos metálicos em seu interior.
10) Maior nível de brilho
A tecnologia LED chip on board oferece maiores níveis de saída de luz em comparação com outras lâmpadas LED convencionais. Se você usar equipamento de LED COB em vez de hardware de LED padrão, poderá aumentar os níveis de brilho sem comprometer a eficiência energética.
11) Ampla Faixa de Aplicação
A tecnologia LED chip on board é mais versátil em comparação com outras formas de iluminação LED. Você pode usá-lo para muitas aplicações, desde iluminação interna até iluminação externa. É eficiente o suficiente para ser usado em praticamente qualquer tipo de aplicação sem causar excesso de calor ou perdas significativas na eficiência energética.
12) Elimina a necessidade de substituição de lâmpadas
Porque os LEDs COB são projetados para operar em altas temperaturas. Não há necessidade de substituir essas lâmpadas após algum tempo, ao contrário das lâmpadas fluorescentes compactas que possuem um filamento que se queima após um determinado período de tempo. Mesmo que ainda estejam emitindo luz. Desde que você os compre corretamente e os coloque em condições normais de operação. As luzes do chip a bordo devem durar entre seis meses e três anos, dependendo de sua classificação e potência.
13) Maior Flexibilidade de Projeto
Você pode usar a iluminação LED COB em quase qualquer lugar fornecido. Ele foi projetado adequadamente com base no aplicativo para o qual você o está usando. Esse tipo de tecnologia também é compatível com muitos tipos de luminárias, óticas e bases de lâmpadas em comparação com os LEDs padrão, que são limitados apenas a algumas opções.
14) Fácil de usar e instalar
Devido ao seu tamanho pequeno, as luzes COB podem ser instaladas em uma variedade de luminárias. Isso inclui velas barebones, pingentes, iluminação de trilhos, pacotes de parede, luminárias de teto e muitos outros.
15) Compatibilidade com Muitos Aplicativos
O chip a bordo da luz LED é compacto e poderoso. É suficiente substituir as soluções de iluminação tradicionais. As soluções padrão são muito volumosas ou não são brilhantes o suficiente. Portanto, essas luzes são usadas em escritórios, armazéns, estádios, shoppings, estacionamentos e outros locais.
Como são feitos os chip on boards?
Pode usar o processo conhecido como wafer bonding para produzir chips em placas.
Bolachas de material semicondutor podem ser obtidas de um único lingote de cristal.
Essas bolachas são cortadas, limpas e polidas para torná-las lisas, planas e paralelas. Uma fina camada é então depositada em cada uma dessas superfícies para formar as conexões elétricas necessárias para o LED. Esse “sanduíche” é então colado com energia ultrassônica ou uma abordagem tack-and-bond, que pode unir duas superfícies sem o envolvimento de nenhum material adesivo.
Terminado esse procedimento, eles podem produzir chips com todos os seus componentes eletrônicos cortando partes da montagem. O método mais comum usado atualmente começa por serrar cada uma das bolachas em ambos os lados usando uma lâmina com ponta de diamante. Este processo é complementado por clivagem, serragem de arame ou corrosão por plasma, que são usados para remover áreas específicas.
Os wafers separados em chips individuais são então montados em um material de placa condutora de eletricidade para completar a montagem. Cada chip é normalmente pressionado contra este material usando forças que variam entre 1 onça e 10 onças. Com LEDs COB, a solda pode ser usada para conexões elétricas em vez de fios. Porque permitem uma melhor condutividade térmica em comparação com as tecnologias de iluminação tradicionais.
Como soldar chip a bordo?
Etapa 1
O chip de solda a bordo é bastante simples. Primeiro, você deve obter o equipamento de solda apropriado. Isso pode incluir pasta de solda, ferro de solda, fluxo, resina e outros, dependendo de sua preferência.
Você deve preparar sua área de trabalho para mantê-la o mais limpa possível. Siga os protocolos de segurança fornecidos pelo seu fabricante para evitar acidentes durante o processo.
Etapa 2
Em seguida, coloque o LED para baixo em seu substrato alinhando-os corretamente com referência à placa de circuito impresso (PCB) ou substrato cerâmico. Neste ponto, você pode usar fita de transferência de calor para ajudar a melhorar a condutividade de calor entre os dois elementos, se necessário.
Etapa 3
Depois disso, tudo o que você precisa fazer é aplicar um pouco de pasta de solda em um dos pads do chip on board light usando um rodo e depois transferi-lo para o substrato.
Finalmente, você pode soldar a luz colocando uma pequena quantidade de solda na almofada usando um ferro de solda. Você deve evitar usar muita pasta ou aplicar muito calor porque qualquer situação pode danificar ou quebrar os cavacos.
Conclusão
A tecnologia LED integrada é uma forma simples e econômica de integrar LEDs em diferentes tipos de luminárias. Você pode usar esta solução em uma ampla variedade de aplicações, desde fontes de luz de área, luzes embutidas, telas com luz de fundo, sinalização, entre outras.
Oferece muitos benefícios, como a ausência de sistemas ópticos complexos, como lentes ou refletores, o que os torna mais fáceis de fabricar. Eles também fornecem níveis de intensidade mais altos em comparação com as alternativas convencionais, pois produzem mais lúmens por watt. Seu design Chip on board permite uma dissipação de calor mais eficiente e menores taxas de degradação em comparação com outras soluções de iluminação como OLEDs