COB

Chip on Board beschreibt einen integrierten Schaltkreis oder eine LED-Matrix, die direkt auf eine Leiterplatte montiert ist, ohne zwischenliegende Gehäuseform. Der Silizium selbst, typischerweise 2 bis 10 Millimeter im Quadrat, wird mit Epoxidharz oder Lötmittel auf das Substrat gebondet und dann über dünne Gold- oder Aluminium-Drähte mit Kontaktflächen auf der Platte verbunden. Die unverpackte Anordnung wird anschließend in einer schützenden Harzbeschichtung vergossen. Das Ergebnis ist ein deutlich kleinerer Platzbedarf und niedrigere Kosten als bei einem klassischen IC im DIP- oder QFP-Plastikgehäuse.

COB findet sich in zwei unterschiedlichen Anwendungen. Bei LED-Beleuchtung werden COB-Arrays mit Dutzenden oder Hunderten einzelner Dioden auf einem Substrat kombiniert, um hochwertige, gleichmäßige Lichtquellen für Spotleuchten, Downlights und Panelleuchten zu erzeugen. Die über den Matrices gegossene Harzlinse dient zugleich als Diffusor. In der Unterhaltungselektronik wird COB für Mikrocontroller, Speicher und Analogschaltungen in platzbegrenzten Produkten verwendet: Küchenwaagen, LED-Treiber, Audioverstärker und Ladegeräte verbergen häufig eine COB-Anordnung unter ihrer Kunststoffschale.

Montage und Zuverlässigkeit

Der Montagevorgang nutzt Wire Bonding, wobei ein feiner Draht ultrasonisch von einer Kontaktfläche auf der Matrix zu einer Leiterbahn verschweißt wird, üblicherweise in einem Feld aus 40 bis 200 Bonds pro Chip. Das Vergussharz muss einen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, der dem Silizium ähnelt, um Risse durch Temperaturwechsel zu vermeiden. Feuchtigkeitseintritt unter die Vergussschicht kann zu Korrosion der Bonddrähte und der Leiterbahnen führen. Hochwertige COB-Montagen werden unter kontrollierter Luftfeuchte durchgeführt und bei Bedarf mit Konformschicht versiegelt.

Ausfallarten sind charakteristisch. Bondrahtabhebung, verursacht durch thermische oder mechanische Stoßbelastung, unterbricht eine Verbindung ohne sichtbares Zeichen. Delaminierung zwischen der Matrix und der Leiterplatte oder zwischen dem Verguss und dem Substrat fängt Feuchtigkeit ein und führt zu schleichender Verschlechterung. Lötperlenfehlstellen an der Matrixanbindungsstelle können zu sporadischen elektrischen Ausfällen führen. Nachbearbeitung oder Reparatur ist schwierig, da die Anordnung unter Harz verborgen ist.

Der Name COB entstand in den 1980er Jahren als Kurzform für diese kostensparende Alternative zu DIL-Gehäusen. Er steht zwischen vollständig integrierten Schaltkreisen, die interne Bonding- und Verpackungsvorgänge einschließen, und einzelnen Bauelementen auf der einen Seite, und Multi-Chip-Modulen, die mehrere verpackte ICs in einem Gehäuse unterbringen, auf der anderen Seite. Für kostenempfindliche Hochvolumen-Fertigung tauscht COB Testbarkeit und Austauschbarkeit gegen Dichte und Einfachheit ein.