kā atrisināt CSP termisko problēmu
CSP (chip scale package) iepakojums attiecas uz iepakošanas tehnoloģiju, kurā paša iepakojuma izmērs nepārsniedz 20% no pašas mikroshēmas izmēra. Lai sasniegtu šo mērķi, LED ražotāji pēc iespējas samazina nevajadzīgās konstrukcijas, piemēram, izmantojot standarta lieljaudas gaismas diodes, noņemot keramikas siltuma izkliedes substrātus un savienojošos vadus, metalizē P un N stabus un tieši pārklāj dienasgaismas slāņus virs gaismas diodēm.
Termiskais izaicinājums:
CSP pakotne ir paredzēta tieši metināšanai pie iespiedshēmas plates (PCB) caur metalizētiem P un N poliem. Vienā ziņā tā patiešām ir laba lieta. Šis dizains samazina termisko pretestību starp LED substrātu un PCB.
Tomēr, tā kā CSP pakete noņem keramikas substrātu kā siltuma izlietni, siltums tiek pārnests tieši no LED substrāta uz PCB, kas kļūst par spēcīgu siltuma avotu. Šobrīd CSP siltuma izkliedes izaicinājums ir mainījies no"level I (LED substrāta līmenis)" uz"līmenis II (visa moduļa līmenis)".
No termiskā starojuma simulācijas eksperimentiem 1. un 2. attēlā var redzēt, ka CSP iepakojuma struktūras dēļ siltuma plūsma tiek pārraidīta tikai caur lodēšanas savienojumu ar nelielu laukumu, un lielākā daļa siltuma ir koncentrēta centrā. , kas samazinās kalpošanas laiku, samazinās gaismas kvalitāti un pat novedīs pie LED kļūmes.
Ideāls MCPCB siltuma izkliedes modelis:
Lielākajai daļai MCPCB struktūra: metāla virsma ir pārklāta ar apmēram 30 mikronu vara pārklājuma slāni. Tajā pašā laikā metāla virsma ir pārklāta ar sveķu vidēju slāni, kas satur siltumu vadošas keramikas daļiņas. Tomēr pārāk daudz siltumvadīto keramikas daļiņu ietekmēs visa MCPCB veiktspēju un uzticamību.
Pētnieki atklāja, ka elektroķīmiskās oksidācijas process (ECO) var radīt alumīnija oksīda keramikas slāni (Al2O3) ar desmitiem mikronu uz alumīnija virsmas. Tajā pašā laikā šai alumīnija oksīda keramikai ir laba izturība un salīdzinoši zema siltumvadītspēja (apmēram 7,3 w / MK). Tomēr, tā kā oksīda plēve tiek automātiski saistīta ar alumīnija atomiem elektroķīmiskās oksidācijas procesā, termiskā pretestība starp abiem materiāliem tiek samazināta, un tai ir arī noteikta strukturālā izturība.
Tajā pašā laikā pētnieki apvienoja nano keramiku ar vara pārklājumu, lai kopējais kompozītmateriālu struktūras biezums būtu ar augstu kopējo siltumvadītspēju (apmēram 115 W / MK) ļoti zemā līmenī. Tāpēc šis materiāls ir ļoti piemērots CSP iepakojumam.
CSP iepakojuma siltuma izkliedes problēma noved pie nanokeramikas tehnoloģijas rašanās. Šis nanomateriāla dielektriskais slānis var aizpildīt plaisu starp tradicionālo MCPCB un AlN keramiku. Lai mudinātu dizainerus ieviest vairāk miniaturizētu, tīrāku un efektīvāku gaismas avotu.
