рішення для охолодження корпусів мікросхем
Упаковка CSP (chip scale package) відноситься до технології упаковки, за якої розмір самої упаковки не перевищує 20 відсотків розміру самого чіпа. Щоб досягти цієї мети, виробники світлодіодів максимально зменшують кількість непотрібних структур, наприклад, використовують стандартні потужні світлодіоди, видаляють керамічні тепловідвідні підкладки та з’єднувальні дроти, металізують полюси P і N і безпосередньо покривають люмінесцентні шари над світлодіодами.
Термічний виклик:
Пакет CSP призначений для безпосереднього приварювання до друкованої плати (PCB) через металізовані полюси P і N. З одного боку, це справді добре. Така конструкція зменшує термічний опір між світлодіодною підкладкою та друкованою платою.
Однак, оскільки пакет CSP видаляє керамічну підкладку як радіатор, тепло передається безпосередньо від світлодіодної підкладки до друкованої плати, яка стає сильним джерелом тепла. У цей час проблема розсіювання тепла для CSP змінилася з «рівня I (рівень світлодіодної підкладки)» на «рівень II (рівень усього модуля)».
З експериментів моделювання теплового випромінювання на малюнках 1 і 2 можна побачити, що через структуру упаковки CSP тепловий потік передається лише через паяне з’єднання невеликою площею, і більша частина тепла зосереджена в центрі , що призведе до скорочення терміну служби, погіршення якості світла і навіть до виходу світлодіодів з ладу.
Ідеальна модель охолодження MCPCB:
Структура більшості MCPCB: поверхня металу покрита шаром мідного покриття близько 30 мікрон. У той же час поверхня металу також покрита шаром смоли, що містить теплопровідні керамічні частинки. Однак занадто велика кількість теплопровідних керамічних частинок вплине на продуктивність і надійність усієї MCPCB.
Дослідники виявили, що процес електрохімічного окислення (ECO) може створити шар глиноземної кераміки (Al2O3) з десятками мікрон на поверхні алюмінію. У той же час ця глиноземна кераміка має хорошу міцність і відносно низьку теплопровідність (близько 7,3 Вт / МК). Однак, оскільки оксидна плівка автоматично зв’язується з атомами алюмінію в процесі електрохімічного окислення, термічний опір між двома матеріалами зменшується, і вона також має певну структурну міцність.
У той же час дослідники поєднали нанокераміку з мідним покриттям, щоб загальна товщина композитної структури мала високу загальну теплопровідність (близько 115 Вт/МК) на дуже низькому рівні. Тому цей матеріал дуже підходить для упаковки CSP.
Теплова проблема упаковки CSP призводить до народження нанокерамічної технології. Цей діелектричний шар наноматеріалу може заповнити прогалину між традиційними MCPCB та AlN Ceramics. Щоб заохотити дизайнерів до запуску більш мініатюрних, чистих і ефективних джерел світла.
