ایل ای ڈی اجزاء اور اسمبلی منیٹورائزیشن

الیکٹرانکس کی دنیا میں مائنیچرائزیشن کی طرف رجحان جاری ہے اور اس میں متعدد عوامل شامل ہیں جن میں پورٹیبلٹی کے لیے صارفین کی خواہش کے ساتھ ساتھ بہتر کارکردگی اور اخراجات میں کمی شامل ہیں۔ پچھلے کچھ سالوں میں، LED (Light Emitting Diode) ٹیکنالوجی نے خاص طور پر، زبردست ترقی دیکھی ہے، بنیادی طور پر روشنی اور عمومی روشنی کی منڈیوں میں انقلاب کی وجہ سے۔ ایل ای ڈی میں اس بڑھتی ہوئی دلچسپی نے ملٹری، میڈیکل اور مشین ویژن سمیت متعدد دیگر مارکیٹوں تک بھی توسیع کی ہے۔ اگرچہ LEDs ان مارکیٹوں کے لیے نئی نہیں ہیں، لیکن ان کی چھوٹی، زیادہ ریزولیوشن اور یکساں ذرائع کی مانگ میں مسلسل اضافہ ہوتا جا رہا ہے۔ بنیادی طور پر ایل ای ڈی ماحول میں اجزاء کی تین بنیادی اقسام ہیں۔ یہ تھرو ہول، سرفیس ماؤنٹ اور سی او بی (چپ آن بورڈ) ہیں۔ ہم ان کا جائزہ لیں گے تاکہ ان مارکیٹوں میں ایپلی کیشنز کے لیے ایل ای ڈی کے ڈیزائن اور استعمال کے حوالے سے چھوٹے بنانے کے عمل کو سمجھنے میں مدد ملے۔ تھرو ہول ایل ای ڈی 1960 کی دہائی سے تجارتی طور پر دستیاب ہیں۔ وہ جسم کی مختلف اقسام میں آتے ہیں لیکن عام طور پر سائز میں 3mm - 10mm قطر کے درمیان ہوتے ہیں (شکل 1 دیکھیں)۔

شکل 1)

ان آلات نے 20 سال سے زیادہ عرصے تک آپٹو الیکٹرانکس اور ٹیکنالوجی کے شعبوں پر غلبہ حاصل کیا۔ وہ آج بھی بڑے ڈیجیٹل ڈسپلے اور VMS (متغیر میسج سائنز) سے لے کر صارفین یا صنعتی الیکٹرانکس کے معیاری اشارے تک مختلف ایپلی کیشنز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ اگرچہ یہ ایل ای ڈی اقسام جدید ترین تکنیکی ترقی کے مقابلے سائز میں بڑی ہیں، لیکن پھر بھی ہول ڈیوائسز جیسے مربوط آپٹکس، مینوفیکچرنگ میں آسانی اور کم لاگت کے استعمال کے فوائد ہیں۔ اس کے علاوہ، بہت سے ڈسپلے یا VMS قسم کی ایپلی کیشنز کو مکمل رنگ دیکھنے کے لیے ہائی ریزولوشن گرافکس یا وسیع رنگ مکسنگ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ یہ 1980 اور 90 کی دہائیوں تک نہیں تھا جب سیل فون اور کمپیوٹر کی صنعتوں نے ہر صارف کے گھروں میں تیزی سے اضافہ شروع کیا تھا، کہ چھوٹے بنانے کے لیے دباؤ شروع ہوا۔ سرفیس ماؤنٹ اجزاء، اگرچہ اصل میں 1960 کی دہائی میں تیار ہوئے، 1980 کی دہائی کے آخر میں شروع ہونے والے سوراخ والے آلات کو تیزی سے تبدیل کر رہے تھے۔ اس ٹیکنالوجی نے نہ صرف بہت زیادہ سرکٹ کی کثافت کی اجازت دی، اس طرح نمایاں طور پر سائز میں کمی آئی، بلکہ اس نے خودکار اسمبلی کو بھی ممکن بنایا۔ ہینڈ سولڈرنگ کم سے کم ضروری ہوتی گئی۔ سرفیس ماؤنٹ ڈیوائسز کو پی سی بی یا پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کے دونوں اطراف پر اجزاء کے نصب کرنے کی اجازت دی گئی ہے جیسا کہ صرف ایک طرف کی مخالفت ہے۔ (تصویر 2A - 2B دیکھیں)

فگر (2A) – تھرو ہول فرنٹ سائڈ پاپولڈ، بیک سائیڈ – صرف سولڈرنگ، کوئی پرزہ نہیں فگر (2B) – پی سی بی کے سامنے اور پچھلے حصے پر سرفیس ماؤنٹ اجزاء اس باری میں دیگر فوائد تھے جن میں مینوفیکچرنگ لاگت میں کمی، تھرمل خصوصیات میں بہتری شامل تھی۔ , بھروسے میں اضافہ اور اسمبلیوں کا تیز رفتار موڑ۔ اس کے علاوہ، اس کے بعد سرخ، سبز اور نیلے ایل ای ڈی کا استعمال کرتے ہوئے ہائی ریزولیوشن ڈسپلے کے ساتھ ساتھ مکمل کلر متغیر میسج سائنز بنانا ممکن تھا۔ بلیو ایل ای ڈی بھی 1990 کی دہائی میں تجارتی طور پر قابل عمل بن گئے جو سطحی ماؤنٹ اجزاء کے وسیع استعمال کے ساتھ بہت اچھی طرح سے موافق تھے۔ سرفیس ماؤنٹ ڈیوائسز آج زیادہ تر الیکٹرانک ڈیزائن ایپلی کیشنز کے لیے انتخاب کی مصنوعات کی قسم بن گئی ہیں اور مختلف قسم کے پیکیج کی اقسام اور سائز میں آتی ہیں۔ ایل ای ڈی کی دنیا میں کچھ سب سے زیادہ عام ہیں جن کا سائز 0402 سے ہے جو کہ .04″ x .02″، 1210 یا .12″ x .10″ سے زیادہ طاقت والے آلات کے لیے بڑے سائز کے برابر ہے۔ (شکل 3 دیکھیں)

تصویر (3)

2000 کی دہائی کے آخر میں، LEDs کے لیے اور بھی زیادہ کارکردگی اور کثافت میں اضافہ ہوا، ایک بار پھر، بنیادی طور پر روشنی اور عام الیومینیشن مارکیٹ کی وجہ سے۔ اس کے نتیجے میں COB (چِپ آن بورڈ) ٹیکنالوجی کا وسیع پیمانے پر تعارف اور استعمال ہوا۔ COB ایک سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی ہے جہاں "چپ" جسے "ڈائی" بھی کہا جاتا ہے، ڈائی اٹیچ یا ڈائی بانڈنگ نامی طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ پر براہ راست نصب کیا جاتا ہے۔ انفرادی ڈائی کو پی سی بی پر کنڈکٹیو پیسٹ یا سولڈرنگ (Eutectic) طریقہ استعمال کرکے اور پھر تار باندھ کر رکھا جاتا ہے۔ (تصویر 4 دیکھیں) یہ ٹیکنالوجی اضافی پیکیجنگ کی ضرورت کو عملی طور پر ختم کرتی ہے جیسے کہ لیڈ فریم اور ہاؤسنگ جو زیادہ تھرمل ڈسپیوٹیو خصوصیات، کم سائز اور ایل ای ڈی کی کثافت میں اضافہ (اگر ضرورت ہو) کی اجازت دیتی ہے۔

تصویر (4)

ایل ای ڈی چپ کے 140 پی سیز 1 مربع انچ سے کم علاقے میں پیک کیے گئے ہیں خاص طور پر مینوفیکچرنگ کے نقطہ نظر سے COB ٹکنالوجی کے استعمال میں اب بھی چیلنجز موجود ہیں۔ ان میں سے کچھ شامل ہیں؛ (A) سرمایہ خرچ - درکار سازوسامان اکثر بہت خاص اور مہنگا ہوتا ہے (B) بہت سی COB ایپلی کیشنز میں یکسانیت اور مستقل مزاجی اہم ہوتی ہے، لہذا، پی سی بی پر تعیناتی سے پہلے ننگی ڈائی / چپ کو احتیاط سے منتخب کیا جانا چاہیے اور اس کی جانچ کرنی چاہیے۔ اس عمل کے لیے بہت خاص آلات کی بھی ضرورت ہوتی ہے اور اس کے علاوہ، لاگت سے موثر ڈیوائس کو برقرار رکھنے کے لیے پیداوار پر غور کیا جانا چاہیے۔ (C) COB اسمبلیوں کا دوبارہ کام مشکل ہو سکتا ہے اگر پہلے سے ہی انکیپسلیٹ ہو جائے۔ کچھ معاملات میں، پوری پروڈکٹ کو ضائع کر دینا چاہیے۔ اگر پروڈکٹ دوبارہ کام کرنے کے قابل ہے، عام طور پر، اسے صرف فیکٹری میں ہی انجام دیا جا سکتا ہے۔ اس کے برعکس، اگر ڈیوائس کو انکیپسولڈ نہیں کیا گیا ہے، تو تھرو ہول اور ایس ایم ٹی ٹیکنالوجی کے مقابلے میں دوبارہ کام کرنا نسبتاً آسان ہے اور اس سے کم لاگت آتی ہے۔ (D) پی سی بی کا معیار، یکسانیت اور قسم مناسب ڈائی اٹیچ اور وائر بانڈ کی سالمیت کو یقینی بنانے کے لیے اہم ہے۔ خالص، تار سے باندھنے والا سونا اکثر درکار ہوتا ہے۔ COB ٹیکنالوجی اب تقریباً ہر بڑے LED مینوفیکچرر کی طرف سے استعمال کی جا رہی ہے، بنیادی طور پر عام روشنی اور روشنی کے بازار میں۔ تاپدیپت، ہالوجن اور اسی طرح کی قدیم ٹیکنالوجیز کے توانائی کے موثر حل کی بڑھتی ہوئی مانگ COB LED میدان میں تیزی سے ترقی کی اجازت دے رہی ہے۔ جیسا کہ یہ ٹیکنالوجی مسلسل بہتر ہوتی جارہی ہے اور لاگت کم ہوتی جارہی ہے، توقع ہے کہ COB LED اسمبلی مارکیٹ اگلے کئی سالوں میں مجموعی معیاری LED مارکیٹ سے تجاوز کر جائے گی۔ اگرچہ زیادہ تر مینوفیکچررز عمومی روشنی کے لیے توانائی کے موثر حل پر توجہ مرکوز کر رہے ہیں، لیکن کچھ منتخب LED مینوفیکچررز ہیں جو COB ٹیکنالوجی کے بہت سے فوائد کو زیادہ مخصوص، انتہائی خصوصی ایپلی کیشنز جیسے کہ فوجی، طبی، مشینی وژن اور سیکیورٹی میں استعمال کر رہے ہیں۔ COB ٹکنالوجی کی ایک شاخ جو کارکردگی کو مزید بڑھاتی ہے اور چھوٹے بنانے کا ایک اور بھی بڑا موقع فراہم کرتی ہے وہ ہیں اسمبلی کے ڈائریکٹ اٹیچ اور فلپ چپ طریقے۔ دونوں طریقوں میں وائر بانڈنگ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے اس طرح کارکردگی کو بہتر بناتے ہوئے کم پروفائل COB اسمبلی کی اجازت ہوتی ہے۔ فی الحال، محدود تعداد میں ایل ای ڈی تیار کرنے والے اس قسم کا ڈائی ڈھانچہ فراہم کر رہے ہیں۔ اس کے علاوہ، اسمبلرز کی ایک چھوٹی تعداد بھی ہے جو اس قسم کی ڈائی کو صحیح طریقے سے لگانے کی صلاحیت رکھتی ہے۔ DA die کا ایک بڑا سپلائر Cree, Inc ہے۔ ان کے DA قسم کے چپس میں سے ایک کی مثال شکل 5 میں دکھائی گئی ہے۔

شکل (5) DA اوپر اور نیچے کا منظر

ڈائریکٹ اٹیچ تکنیک فلوکس ایوٹیکٹک بانڈنگ کے عمل کا استعمال کرتی ہے جو سولڈر پیسٹ، پریفارمز یا کنڈکٹیو چپکنے والی چیزوں کی ضرورت کو ختم کرتی ہے۔ ایک مناسب بہاؤ اور پی سی بی وہی ہے جو دوبارہ بہاؤ کے عمل کے دوران ایک اعلی معیار کے بانڈ کو حاصل کرنے کے لیے درکار ہے۔ معیاری COB ٹیکنالوجی بمقابلہ DA بانڈنگ کے ساتھ بنائی گئی اسمبلی کی ایک مثال اعداد 6A - 6B میں دکھائی گئی ہے۔

شکل (6A) معیاری COB اسمبلی (وائر بانڈنگ درکار ہے)

شکل (6B) ڈائریکٹ اٹیچ اسمبلی (کوئی وائر بانڈنگ درکار نہیں)

فلپ چپ ٹکنالوجی ایل ای ڈی کے اوپر نیچے کی سمت میں پلٹ جاتی ہے اور الیکٹروڈ کو پی سی بی کے ساتھ براہ راست رابطے میں رکھتی ہے۔ ڈائریکٹ اٹیچ کے عمل کی طرح، یہ ٹیکنالوجی ایل ای ڈی چپس کے فوائد دیتی ہے جس میں زیادہ روشنی خارج کرنے والا علاقہ، بہتر گرمی کی کھپت کے ساتھ ساتھ وائر بانڈنگ سٹیپ اور وائر بانڈ شیڈونگ کو ختم کرنا شامل ہے۔ فلپ چپ ڈائی کے لیے بانڈنگ کا طریقہ استعمال کرتا ہے جسے سولڈر "bumps" کہا جاتا ہے۔ اٹیچمنٹ کا عمل ان سولڈر بمپ والے علاقوں میں مناسب قسم کے بہاؤ (جیسا کہ DA طریقہ میں) کو لاگو کرنا اور پھر ری فلو کا عمل انجام دینے پر مشتمل ہے۔ فلپ چپ اور PCB کے درمیان CTE (coefficient of Thermal expansion) کی مماثلت کی وجہ سے، یہ عام طور پر FR-4 میٹریل استعمال کرنے کی سفارش نہیں کی جاتی ہے بلکہ سیرامک ​​یا آپٹمائزڈ MC (میٹل کور) سبسٹریٹ PCB استعمال کرتے ہیں۔ فلپ چپ ٹائپ ڈائی کا ایک بڑا سپلائر Philips LumiLED ہے۔ (تصویر 7 دیکھیں)

تصویر (7) فلپ چپ ٹاپ ویو، نیچے کا منظر اور سائیڈ ویو w/سولڈر بمپس

یہ دونوں ٹیکنالوجیز LEDs کے لیے نسبتاً نئی ہیں لیکن عام روشنیوں اور طاق بازاروں میں جن کا پہلے ذکر کیا گیا ہے، میں بڑے پیمانے پر داخل ہونا شروع کر دیا ہے۔ پہلے بیان کیے گئے کچھ فوائد کے علاوہ، تھرمل ریزسٹنس میں ایک سوراخ والے آلے سے COB تک جانے والی کمی (شکل 8 دیکھیں) کے نتیجے میں مصنوعات کی زندگی اور کارکردگی میں نمایاں بہتری آئے گی۔

پیکر (8) حرارتی مزاحمت کا موازنہ (پیڈ سے جنکشن)

کسی بھی نئی ٹیکنالوجی کی طرح، یہ بیمہ کرنا ضروری ہے کہ آپ کسی ایسی تنظیم کے ساتھ کام کر رہے ہیں جو آپٹو الیکٹرانکس میں تجربہ کار ہے، تھرو ہول، SMT یا COB کے فوائد اور نقصانات سے واقف ہے اور آپ کی درخواست کے لیے بہترین آپشن فراہم کرنے کی اہلیت رکھتی ہے۔ ونسنٹ لیتھم، نیویارک میں مارکٹیک آپٹو الیکٹرانکس کے چیف ٹیکنالوجی آفیسر ہیں۔ وہ تقریباً 30 سالوں سے آپٹو الیکٹرانکس کے شعبے میں ہیں اور ایل ای ڈی ٹیکنالوجی سے متعلق کئی مضامین تصنیف یا شریک تصنیف کر چکے ہیں۔ LEDs اور ان کی ایپلی کیشنز میں بہت سے اہم اضافہ براہ راست ونسنٹ کے ان پٹ اور ہینڈ آن تجربہ سے ہوا ہے۔