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개요
COB(Chip on Board) 기술이 최신 기술 중 하나인 이유를 살펴보겠습니다. PCB 제조COB를 활용하여 LED 조명 및 자동차를 포함한 전자 애플리케이션 분야에서 향상된 열 성능, 소형 설계, 경쟁력 있는 가격을 제공하는 방법을 자세히 알아보세요. COB의 장점, 한계, 그리고 다양한 용도에 대해 알아보세요.
칩온보드(COB)란?
COB는 반도체 칩을 베어(bare) 상태로 회로 기판에 직접 실장하는 기술입니다. 기존 방식과 달리 COB는 개별 칩 패키징이 필요하지 않습니다. 베어 칩을 PCB에 직접 실장합니다. 칩은 제자리를 찾아 다른 부품과 배선합니다. 배선은 이러한 연결을 보호하기 위해 에폭시나 플라스틱으로 덮여 있습니다. 이 공정은 캡슐화(Encapsulation)입니다. 그런 다음 COB의 테이프 자동 본딩(Tape Automated Bonding)이라는 방법을 사용하여 칩을 제자리에 단단히 고정합니다. 이러한 직접 실장은 PCB 공간을 절약하고 전반적인 성능을 향상시킵니다.
칩온보드 애플리케이션
COB는 자동차, 전자, 의료 기기 등 다양한 분야에 사용됩니다. 이는 LED 조명이나 스마트워치처럼 높은 열 및 전기 전도성이 요구되는 분야에 적합합니다. 특수 무압 에폭시를 사용하여 고성능 어셈블리를 제작할 수 있습니다. 다이는 일반적으로 금 또는 알루미늄리본 본딩은 신호 품질을 향상시킵니다. RF 및 밀리미터파 소자. 캡슐화는 특히 센서의 경우 다이를 보호합니다. 낮은 인덕턴스를 위해 플립칩 기술은 솔더볼이나 금 범프를 사용하여 다이를 아래로 향하게 장착합니다. 다이는 열압착 방식으로 PCB 패드에 고정되고, 보호를 위해 언더필링됩니다. 고급 테스트를 통해 안정적인 연결을 제공하는 동시에 빠른 프로토 타입 선택에 따라 COB는 뛰어난 적응성을 갖습니다.
COB의 장점
컴팩트하고 공간 절약형 디자인
매우 컴팩트하고 작은 사이즈의 디자인을 제공합니다. 더 작은 공간에 더 많은 것을 담을 수 있습니다. 이 디자인은 PCB 공간을 절약하여 다른 용도로 활용할 수 있는 여지를 제공합니다. 공간이 제한된 장치에 적합합니다. 또한, 이러한 컴팩트한 구성은 장치 성능을 향상시킵니다. COB를 사용하면 더 작은 공간에 더 많은 것을 담을 수 있습니다.
근거리에서의 강한 강도
가까운 설정에서 강력하고 밝은 출력을 얻을 수 있습니다. 이는 집중 조명 요구 사항에 완벽합니다. LED와 같은 응용 프로그램은 강점을 보여줄 것입니다. COB는 다른 경우보다 구성 요소당 더 큰 광출력을 제공합니다. 또한 전반적인 효율성을 높이고 불필요한 추가 광원의 필요성을 제거합니다. 작거나 밀폐된 공간에서 COB는 좋은 가시성을 제공합니다.
근접 촬영 시 높은 균일성
근거리에서도 높은 균일성을 제공합니다. 그 결과 그림자와 고르지 않은 점을 제거하는 부드럽고 일관된 광 출력이 제공됩니다. 그리고 이는 선명하고 집중된 조명이 필요한 장치에 이상적입니다. COB의 빛은 채우는 공간에 관계없이 빔 전체에 고르게 분산됩니다. 균일성 때문에 의료 또는 검사 장비와 같은 정밀 작업에 적합합니다. 눈부심이나 빛 변화가 제거되어 가시성이 향상됩니다.
간단한 단일 회로 레이아웃
하나의 보드에 여러 개의 LED를 쉽게 연결할 수 있습니다. 이러한 구성은 조립을 더욱 간편하게 만들어 줍니다. 고장 지점이 많을수록 연결 부위에 닿기가 더 어려워집니다. 배선이 줄어들어 안정성이 향상됩니다. 또한, 간단한 설계를 통해 전반적인 성능도 향상시킬 수 있습니다.
안정성을 위한 뛰어난 열 성능
장치의 온도 제어가 더 좋아집니다. 이러한 이유로 구성 요소는 항상 원활하고 효율적으로 작동합니다. COB로 열을 잘 관리하여 손상 위험을 줄입니다. 그러나 열 성능을 개선하면 제품 수명이 늘어납니다.
저렴
다른 패키징 방법은 꽤 비싼 반면 COB 기술은 저렴합니다. 같은 칩에 대해 그 비용의 약 3분의 1만 지불하면 됩니다. 비용 효율성 측면에서 저렴하고 생산 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다. COB는 또한 회로 기판의 공간을 절약합니다. 더 작은 공간에 구성 요소를 넣을 수 있습니다. 또한 성숙한 장인 정신을 사용하여 신뢰할 수 있는 품질을 생산합니다.
COB의 단점
추가 기계 필요
이 기술에는 몇 가지 단점이 있습니다. 조립 시 추가 용접 기계가 필요할 수 있습니다. 최종 단계에는 포장 기계도 필요합니다. 이는 초기 설정 비용에 추가됩니다. 더 많은 장비가 필요하기 때문에 생산 속도가 느려질 수 있습니다. COB를 선택하기 전에 이를 고려해야 합니다.
더욱 엄격한 환경 요구 사항
PCB 패치는 더 엄격한 환경 요구 사항을 가지고 있습니다. 그러나 이러한 규칙을 따르려면 면밀히 따라야 합니다. 제조 공정에 어려움을 줄 수 있습니다. COB 어셈블리는 유지 관리도 어렵습니다. 설치 후 수리하기가 더 어렵습니다.
열팽창계수(CTE) 문제
가장 일반적으로 PCB 칩은 리드 프레임을 기반으로 합니다.BGA). 이렇게 하면 핀에 VCC 또는 접지 연결이 없을 수 있습니다. CTE에 문제가 있을 수 있습니다. 재료는 서로 다른 층으로 구성되지 않았을 때와 다르게 열에 반응합니다. 기판 연결이 불량하여 성능 문제가 발생할 수 있습니다.
색상 균일성이 디스플레이 화면보다 낮습니다.
디스플레이 화면처럼 색상이 선명하지 않다는 것을 알게 될 것입니다. 이로 인해 밝은 부분이나 색상이 제자리에 맞지 않는 경우가 발생할 수 있습니다. 프로젝트에 정밀한 색상 매칭이 필요한 경우 문제가 될 수 있습니다. 색상 차이가 제품 인식에 혼란을 줄 수 있습니다. 이러한 편차를 보정하기 위해 추가적인 작업이 필요할 수 있습니다. 아마도 이러한 이유로 COB는 완벽한 색상 정확도가 요구되는 애플리케이션에는 적합하지 않을 수 있습니다.
Chip-on-Board 조립을 위한 재료
칩온 어셈블리 중에 올바른 재료를 선택하는 것도 마찬가지로 중요합니다. 따라서 다음을 원합니다. PCB 재료 반도체에 비해 낮은 CTE 불일치. 불행히도, 이러한 요구를 충족하는 표준 소재는 거의 없습니다. 가능한 한 낮은 CTE 불일치는 장기적으로 문제를 줄이는 동시에 온도 변화 중 연결에 대한 응력을 줄이는 데 도움이 됩니다. 주요 칩 소재인 실리콘의 CTE는 ~3ppm/°C입니다. 그러나 도움이 될 수 있는 몇 가지 고급 소재가 있습니다.
- 세라믹 필러가 포함된 PTFE 라미네이트 – RO3003(CTE = 6ppm/°C) 또는 RO4835(CTE = 8ppm/°C)
- 알루미늄 질화물과 같은 세라믹 – CTE = 4-5 ppm/°C (IC 기판 소재로 사용)
- 플렉스 PCB – 칩온보드 어셈블리에 적합한 폴리이미드 블렌드로 제작됨
- 실리콘 인터포저 – 칩과 PCB 사이의 응력을 줄이기 위한 버퍼층 역할을 합니다.
COB 패키지 제작 단계
COB 패키지는 만들기가 매우 간단합니다. 반도체 칩은 PCB에 직접 장착됩니다. 결국 이 방법은 칩과 기판을 단일 단위로 통합합니다. 리드나 패드를 사용하지 않습니다. 전통적인 패키지를 사용하지 않습니다. 반대로 더 나은 성능을 위해 모두 통합됩니다. 이렇게 하면 공간이 절약되고 설계가 더 단순해집니다.
기판 준비
기판은 COB 패키지 제작의 시작점입니다. 기판을 깨끗하게 청소하세요. 좋은 연결을 위해서는 이 단계가 필요합니다. 그런 다음, 그 위에 약간 얇은 전도성 층을 놓습니다. 이 층은 종종 구리로 만들어집니다. 이는 표면에 칩을 배치하기 위한 것입니다. 기판이 깨끗하고 코팅되어 있으면 성능이 향상됩니다.
칩 배치 및 정렬
그런 다음 기판에 반도체 칩을 놓습니다. 또한 전도성 트레이스와 일치하도록 합니다. 이 정렬은 매우 중요합니다. 좋은 연결을 보장합니다. 칩은 정확한 배치로만 잘 작동합니다. 이 작업을 하는 동안 시간을 들이세요.
전도성 접착제를 사용한 칩 본딩
칩을 놓은 다음 본딩합니다. 이 단계에서는 전도성 접착제를 사용합니다. 실버 다이 어태치 에폭시, 실리콘 또는 아크릴은 모두 일반적인 선택입니다. 그런 다음 기판에 연결할 칩에 접착제를 조심스럽게 바릅니다. 이 본딩은 강력하고 안정적인 링크를 개발합니다. 칩이 장치에서 잘 작동하도록 합니다. 진행하기 전에 본딩이 양호한 상태인지 확인하십시오.
전기 연결을 위한 와이어 본딩
그런 다음 본드 와이어를 칩에 클립으로 고정합니다. 이 단계는 와이어 본딩 공정을 사용하여 수행해야 합니다. 이 기계는 칩과 기판 사이에 얇은 와이어를 놓습니다. 이 와이어를 통해 전기적 연결을 만들 수 있습니다. 칩을 기판에 고정합니다. 네트워크 연결이 강력한지 확인하세요.
밀봉 및 캡슐화
COB 패키지는 본드 와이어를 배치한 후 밀봉됩니다. 보호 재료를 사용할 수 있습니다. 에폭시 몰딩 컴파운드 또는 액체 캡슐화제를 사용할 수 있습니다. 칩과 본드 와이어를 보호합니다. 손상으로부터 보호합니다. 이 밀봉을 튼튼하고 완벽하게 만듭니다.
칩 온 보드의 종류
플립 칩
이 과정에서 장치는 뒤집힙니다. 회로 기판은 첫 번째(맨 위) 층에 있습니다. 기판 위에는 작은 솔더볼이 놓여 있습니다. 이 볼들이 칩으로 연결됩니다. 그런 다음 칩과 기판은 다음 단계로 이동합니다. 리플로우 솔더링. 그 결과 강력한 전기 연결이 이루어집니다. 작고 미니멀한 디자인이 완성됩니다.
댐 & 매립
반도체 칩은 이 방법으로 잘 보호됩니다. 칩 위에 층을 얹은 다음, 에폭시로 칩을 덮습니다. 댐이든, 설계상 또는 자연적으로 만들어진 장벽이든, 에폭시는 가장자리에 장벽을 형성합니다. 그 후 다른 재료로 채웁니다. 이 재료는 손상으로부터 안전하며, 칩도 손상으로부터 안전하게 보호합니다. 두 재료를 모두 열이나 자외선으로 경화시킨 후, 자동차나 비행기처럼 혹독한 환경에서도 칩이 잘 작동합니다.
글롭탑
칩에 에폭시를 도포한 후, 캡슐화의 한 유형인 글롭이나 원형으로 효과적으로 보호합니다. 이 글롭은 칩을 손상과 먼지로부터 보호합니다. 먼저 칩을 기판에 놓습니다. 그런 다음 글롭 상단 재료를 칩 위에 놓고 채워서 글롭 모양을 만듭니다. 그런 다음 열이나 자외선으로 재료를 경화합니다. 칩은 이러한 유형의 기계적 응력을 견딜 수 있으며 이 방법은 칩을 다른 부분과 분리합니다. 또한 추가 댐이 필요 없기 때문에 비용을 절감하고 전자기 간섭.
와이어 본딩
이것이 보드와 함께 제공되는 방식입니다. 먼저 접착제로 칩을 부착합니다. 그 다음, 칩의 각 패드는 가는 와이어로 회로 보드에 연결됩니다. 칩과 보드는 모두 이러한 와이어에 용접됩니다. 집적 회로를 프레임에 연결하는 것과 비슷합니다. 하지만 칩은 회로 보드에 직접 와이어 본딩됩니다.
플렉시블 회로 기판
칩 자체에는 금속 리드가 있어 이를 부착합니다. 장치 패드는 이 리드로 연결됩니다. 그런 다음 인쇄 회로 기판에 용접됩니다. 이는 견고한 연결을 구축하는 데 도움이 됩니다. 봉지재는 칩과 연결부를 덮습니다. 습기와 유해 가스로부터 칩을 보호합니다. 또한, 방열 기능을 제공하고 와이어 본드가 손상되지 않도록 보호합니다. 예를 들어, 휴대용 계산기의 경우, 인쇄 회로 기판은 최종 제품에 사용될 수 있습니다. 다중 칩 모듈의 경우, 기판은 다른 회로 기판에 연결될 수 있습니다. 열을 처리하기 위해 여러 겹으로 구성된 기판도 있는데, 이러한 기판은 열을 효과적으로 처리할 수 있습니다. 높은 전력 LED를 포함한 장치. 손실이 적은 다른 장치는 다음과 같이 설계될 수 있습니다. 마이크 로파 주파수.
COB LED 기술 설명
이 기술을 사용하면 빨간색, 녹색 및 파란색 칩이 인쇄 회로 기판(PCB)에 직접 장착됩니다. 결과적으로 이 방법을 사용하면 더 적은 공간에 더 많은 칩을 넣을 수 있습니다. 또한 플랫, LED 표면이 균일합니다. COB는 세 가지 색상을 제공하여 실물처럼 생생한 색상의 별빛 이미지를 구현할 수 있습니다. DIP(Dual In-line Package)와 같은 다른 방식처럼 동일한 공간에 더 많은 LED를 장착할 수 있습니다. 표면실장소자(SMD). COB는 본딩 와이어가 없어 공간을 덜 사용합니다. 즉, 픽셀 피치가 더 좁아집니다. 해상도가 높을수록 픽셀 간격이 더 좁아집니다(픽셀 피치). COB 기술의 이미지 품질, 안정성 및 에너지 효율성이 향상될 수 있습니다.
칩온보드 패키징 공정 (LED 칩용)
LED 칩을 위한 칩온보드(COB) 패키징 공정의 세부적인 방법으로 고품질 조립 및 성능이 보장됩니다. 이러한 단계를 수행하면 컴팩트한 디자인을 만들고 제품의 효율성을 높일 수 있습니다. 다음은 포함된 주요 단계에 대한 세부 정보입니다.
1단계: 크리스탈 확장
크리스탈 확장 머신을 활용하여 LED 칩 필름을 균일하게 확장하고, 빽빽하게 배열된 LED 다이를 떼어냈습니다.
2단계: 접착제 준비
확장된 크리스털 링을 은 페이스트 층으로 코팅된 표면 위에 놓고 페이스트를 바르면 결합이 촉진됩니다.
3단계: LED 칩 피어싱
크리스털 확장 링을 피어싱 홀더에 놓고 피어싱 펜을 사용하여 LED 칩을 현미경의 PCB에 부착합니다.
4단계: 열 사이클 오븐
PCB의 LED 칩 코팅을 손상시키고 싶지 않기 때문에, 뚫린 PCB를 열 사이클 오븐에 넣어 은 페이스트를 빠르게 경화시킵니다.
5단계: 칩 배치
IC 위치에 빨간색 접착제를 바르고, 정전기 방지 장치로 IC 다이를 떼어내어 올바른 위치의 접착제 위에 올려놓습니다.
6단계: 다이 건조
접착된 금형을 열 사이클 오븐의 평평한 가열판 위에 올려놓고 경화시키거나 자연 건조하여 오랜 시간 동안 경화시킵니다.
7단계: 와이어 본딩
그런 다음 알루미늄 와이어 본딩 머신을 사용하여 알루미늄 와이어로 칩(LED 다이 또는 IC 칩)을 PCB에 연결합니다.
8단계: 사전 테스트 검사
특수 검사 도구를 사용하여 COB 보드에 결함이 있는지 사전 테스트를 실시한 다음, 부적격일 경우 보드를 수리합니다.
9단계: 접착제 분배
접합된 LED 다이에 접착제 디스펜서를 사용하여 적정량의 AB 접착제를 도포하고, 검은색 접착제를 IC 위에 패키징합니다.
10단계: 조립품 경화
열 사이클 오븐에서 일정한 온도로 PCB를 경화시키고, PCB를 밀봉한 후 오븐에 넣습니다.
11단계: 사후 테스트 평가
패키지된 PCB 보드의 전기적 성능은 특수 테스트 도구를 사용하여 테스트되어 품질과 기능을 테스트합니다.
SMD 대 COB 패키징 기술
본딩 와이어 대 접착제
SMD에서 본딩 와이어는 부품을 PCB에 연결하는 데 사용됩니다. 이러한 연결은 납땜 기계에 의해 생성되며, 납땜 기계는 와이어를 가열하여 재료에 눌러서 연결을 만듭니다. 이러한 연결은 약하거나 강할 수 있으며, 올바르게 수행되지 않으면 실패합니다. 반면 COB 기술은 접착 본딩을 사용하여 환경이나 납땜 오류의 영향으로 덜 실패하는 강력하고 안정적인 인터페이스를 보장합니다.
혹독한 환경에서의 COB
SMD 부품은 열, 습도, 충격에 더 취약합니다. 이러한 외부 요인 때문에 부품이 PCB 표면에 부착됩니다. 그러나 COB 기술은 강력한 접착력 덕분에 이러한 가혹한 환경에서도 손상되지 않습니다.
COB를 사용한 더 미세한 픽셀 피치
본딩 와이어가 없다면 이 기술은 본딩 와이어가 필요 없기 때문에 그렇게 미세할 필요가 없습니다. 더 작고 고해상도의 디스플레이를 만듭니다. 더 선명한 이미지를 생성할 수 있기 때문입니다.
구성 요소 크기 제한
SMD는 크기 제한이 있습니다. 일반적으로 0.5mm보다 큰 부품으로 제한됩니다. 그러나 COB는 크기가 몇 마이크로미터에 불과한 더 작은 부품을 사용할 수 있습니다. 이는 COB의 장점인데, 고급 디스플레이를 사용해야 하는 경우 이러한 유연성이 선호되는 솔루션을 제공하기 때문입니다.
Chip on Board에 대한 FAQ
왜 COB는 자동차 조명에 자주 사용되나요?
스포트라이트, 다운라이트, 헤드라이트에 사용됩니다. 단단하고 선명한 빔을 생성하며 자동차에서 흔히 볼 수 있습니다. 밝고 방향성 있는 조명에 적합합니다. 이렇게 제작되어 열 관리에도 도움이 됩니다. 여러 개의 LED 칩이 하나의 모듈을 구성합니다. 이 모듈에서 열은 실제로 더 멀리 분산됩니다. COB LED는 조명 제어의 미세 조정도 가능합니다. 정확도가 중요한 자동차 분야에 적합합니다.
COB는 기존 칩 패키징과 어떻게 다른가요?
COB는 특수 패키징 기술입니다. 회로 기판에 직접 반도체 칩을 장착합니다. 이는 전통적인 방식과 다릅니다. 반면에 칩은 전통적인 방법으로 하나씩 패키징됩니다. 베어 칩은 COB로 보드에 직접 장착됩니다. 성능이 향상되고 공간이 절약됩니다. 또한 더 작고 효율적입니다. 게다가 생산 비용도 저렴합니다. COB 기술은 더 나은 품질과 더 낮은 비용을 제공합니다.
COB 기술은 대규모 생산에 비용 효율적일까요?
네. 이 제품은 더 높은 효율성과 비용 절감을 만들어냅니다. 간단하고 저렴한 공정입니다. 더 낮은 비용은 제조 단계가 줄어드는 것과 함께합니다. 여러 가지 이유로 COB 기술은 하이엔드 시장을 끌어들입니다. COB LED 디스플레이는 쉽고 빠르게 설치할 수 있습니다. 결국 제조업체의 시간과 비용을 줄여줍니다.
COB에서 방열을 위해 어떤 재료가 사용됩니까?
구리는 열전도성이 좋기 때문에 사용됩니다. 또한, 열전도성 접착제는 냉각에 도움이 됩니다. 질화알루미늄은 열 관리 측면에서 탁월한 소재입니다. 오히려 알루미늄이나 알루미나보다 열전도성이 더 뛰어납니다. 다른 효과적인 옵션으로는 세라믹 기판과 구리 직접 접합이 있습니다. 전자 설계의 방열 성능이 향상됩니다. 이러한 소재의 조합은 성능과 신뢰성을 향상시킵니다.
맺음말
이 PCBTok 블로그에서는 반도체를 회로 기판에 직접 탑재하는 칩온보드(COB) 기술을 심층적으로 살펴보았습니다. COB는 LED 조명 및 자동차 애플리케이션에서 소형화, 효율성, 그리고 뛰어난 성능을 제공하는 장점을 가지고 있습니다. 하지만 추가 장비가 필요하고 환경 규제가 더욱 엄격해지는 등 몇 가지 단점도 있었습니다. COB는 현대 전자제품에서 매우 중요한 부분입니다.
