як вирішити теплову проблему CSP
CSP (chip scale package) упаковка відноситься до технології пакування, за якої розмір самого пакета не перевищує 20% розміру самого чіпа. Щоб досягти цієї мети, виробники світлодіодів максимально скорочують непотрібні конструкції, наприклад, використовують стандартні потужні світлодіоди, видаляють керамічні підкладки для розсіювання тепла та з’єднувальні дроти, металізують P та N полюси та безпосередньо покривають флуоресцентні шари над світлодіодами.
Теплова задача:
Пакет CSP призначений для безпосереднього зварювання до друкованої плати (PCB) через металізовані полюси P і N. З одного боку, це дійсно добре. Така конструкція зменшує тепловий опір між світлодіодною підкладкою і друкованою платою.
Однак, оскільки пакет CSP видаляє керамічну підкладку як тепловідвід, тепло передається безпосередньо від світлодіодної підкладки до друкованої плати, яка стає потужним джерелом тепла. У цей час проблема розсіювання тепла для CSP змінилася з"рівень I (рівень світлодіодної підкладки)" до"рівень II (рівень всього модуля)".
З експериментів із моделювання теплового випромінювання на малюнках 1 і 2 видно, що через структуру упаковки CSP тепловий потік передається лише через паяний з’єднання з невеликою площею, і більша частина тепла зосереджена в центрі. , що зменшить термін служби, знизить якість світла і навіть призведе до виходу світлодіода з ладу.
Ідеальна модель тепловідведення MCPCB:
Структура більшості MCPCB: поверхня металу покрита шаром мідного покриття близько 30 мкм. 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 всього MCPCB.
Дослідники виявили, що в результаті процесу електрохімічного окислення (ECO) на поверхні алюмінію може утворитися шар глиноземної кераміки (Al2O3) розміром десятки мікрон. У той же час ця глиноземна кераміка має хорошу міцність і відносно низьку теплопровідність (близько 7,3 Вт/МК). Однак, оскільки оксидна плівка автоматично з’єднується 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.
Проблема тепловідведення упаковки CSP призводить до народження нанокерамічної технології. Цей діелектричний шар наноматеріалу може заповнити проміжок між традиційною керамікою MCPCB та AlN. Щоб заохотити дизайнерів запустити більш мініатюрні, чисті та ефективні джерела світла.
