Was ist Chip-on-Board-(COB)-Montage?

Die Chip-on-Board-(COB)-Montage ist ein Verpackungsverfahren, bei dem ein nackter Halbleiterchip direkt auf einem Substrat – typischerweise einer Leiterplatte (PCB) – montiert wird, anstatt zuvor in einem separaten Kunststoff- oder Keramikgehäuse untergebracht zu werden. Der Chip wird elektrisch mit der Leiterplatte verbunden und anschließend mit einer Schicht Vergussmasse geschützt, meist einem schwarzen Epoxid-„Blob“, weshalb COB-Module manchmal an dieser charakteristischen Kuppel oder diesem Punkt zu erkennen sind.

Da der Verpackungsschritt übersprungen wird, wird COB häufig als eine Montage­technik auf Die- oder Chip-Ebene beschrieben, die sich unterscheidet vonOberflächenmontagetechnologie (SMT), die vorgefertigte Komponenten (wie QFN-Gehäuse oderBGAs) auf ein Brett.

Hinweis: „COB“ wird manchmal unscharf verwendet, um sich auf COB-LED-Module zu beziehen – ein spezielles Beleuchtungsprodukt, das mit dieser Technik hergestellt wird. Dieser Artikel behandelt COB als allgemeine Montagetechnik; LED-Module sind eine von mehreren Anwendungen, die im Folgenden besprochen werden.

Was COB bedeutet: Blankes Die vs. verpackte Komponenten

In herkömmlicher SMT verpackt ein Chiphersteller den Die in einem schützenden Gehäuse mit eigenen Anschlussbeinchen oder Lötbällen, und diese fertige Komponente wird später auf eine Leiterplatte (PCB) gelötet. Das Gehäuse fügt eine Schutzschicht hinzu, standardisiert das Footprint und erleichtert die Handhabung.

Die COB-Verpackung eliminiert diesen Zwischenschritt. Der unverpackte Chip – das rohe Stück Silizium – wird direkt auf der Platine befestigt, mit der Schaltung verdrahtet und dann an Ort und Stelle verkapselt. Das verändert einige praktische Dinge:

FußabdruckCOB-Module sind in der Regel kleiner und dünner, da es kein separates Gehäuse gibt.

WärmepfadDa sich zwischen dem Die und dem Substrat kein Verpackungsmaterial befindet, kann die Wärme in vielen Designs direkter abgeführt werden.

Handhabung: Ungehäuste Chips sind empfindlicher und anfälliger für Verunreinigungen als verpackte Bauteile und erfordern daher kontrollierte Handhabungsbedingungen.

DesignflexibilitätMehrere Dies können manchmal dicht beieinander auf einem Substrat platziert werden, was für kompakte Mehrchip-Module nützlich ist.

Da COB den Komponentenverpackungsschritt und den Leiterplattenmontageschritt zu einem einzigen Prozess zusammenführt, wird es in der Branche manchmal als „Level-1,5-Verpackung“ bezeichnet – ein Schritt zwischen der Verpackung auf Chipebene und der herkömmlichen Leiterplattenmontage.

Funktionsweise der COB-Assembly (konzeptionelle Übersicht)

Auf hoher Ebene folgt die COB-Montage drei Hauptphasen. Dieser Abschnitt beschreibt nur das Konzept – die genaueren Prozessparameter sind ein eigenes Thema.

Die-Befestigung: Der nackte Chip wird auf dem Substrat befestigt, üblicherweise mit einem Klebstoff (wie leitfähigem oder nicht leitfähigem Epoxidharz). Dieser Schritt sichert den Chip mechanisch und kann, je nach verwendetem Klebstoff, auch eine elektrische oder thermische Verbindung zur Leiterplatte herstellen.

DrahtbondenFeine Drähte – typischerweise aus Gold oder Aluminium – werden verwendet, um die Bondpads auf dem Die mit den entsprechenden Pads oder Leiterbahnen auf dem Substrat zu verbinden. Dies ersetzt die interne Verdrahtung, die normalerweise in einem verpackten Bauteil vorhanden wäre.

KapselungSobald der Chip und die Drähte verbunden sind, wird das Bauteil mit einem schützenden Vergussmaterial, üblicherweise einem Glob-Top-Epoxidharz, überzogen. Dies schützt den Chip und die Drahtbonds vor Feuchtigkeit, Staub, physischem Kontakt und anderen Umwelteinflüssen, da es kein Kunststoffgehäuse mehr gibt, das diese Aufgabe übernimmt.

Das Ergebnis ist ein funktionsfähiger Schaltkreis, bei dem der Chip, seine Verbindungen und sein Schutz direkt auf der Platine aufgebaut werden, anstatt zuvor in einem separaten Gehäuse montiert zu werden.

Wo COB Häufig Verwendet Wird

COB-Montage wird am häufigsten in Anwendungen eingesetzt, bei denen Größe, Dicke oder thermische Leistung wichtiger sind als die Verwendung standardisierter, vorverpackter Bauteile. Häufige Beispiele sind:

LED-ModuleCOB-LEDs platzieren mehrere LED-Chips auf einem einzigen Substrat unter einem gemeinsamen Vergusskörper und erzeugen so eine gleichmäßigere Lichtquelle als einzeln verpackte LEDs.

SensorenViele Sensormodule verwenden COB, um den Sensorkern so nah wie möglich an der Leiterplatte zu halten und so Größe und Signalleitungslänge zu verringern.

Wearables: Platzbeschränkte Geräte profitieren von dem geringeren Platzbedarf und der geringeren Bauhöhe, die COB im Vergleich zu verpackten Komponenten ermöglicht.

Kompakte VerbrauchermoduleProdukte wie Smartcards, kleine Kameramodule und andere platzbeschränkte Elektronik verwenden COB, um mehr Funktionen auf weniger Leiterplattenfläche unterzubringen.

Dies sind allgemeine, weithin anerkannte Anwendungen der Technik und keine erschöpfende Liste – der richtige Ansatz für ein bestimmtes Produkt hängt von dessen spezifischen elektrischen, thermischen und mechanischen Anforderungen ab.

COB auf einen Blick

Kurz gesagt ist COB-Montage ein Packaging-Ansatz auf Die-Ebene, der auf drei Schritten basiert – Die-Befestigung, Drahtbonden und Verguss – und der etwas von der Bequemlichkeit vorverpackter Komponenten gegen eine kleinere Grundfläche und einen direkteren thermischen Pfad eintauscht.

Wenn Sie beurteilen, ob COB zu Ihrem Produkt passt und die Details Ihres Designs besprechen möchten, besuchen Sie PCBCartsSeite für erweiterte Leiterplattenbestückungsfunktionenum mehr über unsere COB- und Die-Level-Assembly-Fähigkeiten zu erfahren.

Hilfreiche Ressourcen
•Geschichte der Hochdichte-Verpackungstechnologie
•Methoden zur Optimierung des LED‑Leiterplattendesigns und der Qualitätskontrolle
•Anwendung der Oberflächenmontagetechnik (SMT) auf Ball-Grid-Array-(BGA)-Gehäuse
•Package-on-Package-(PoP)-Montage