hogyan lehet megoldani a CSP termikus problémáját

A CSP (chip scale package) csomagolás olyan csomagolási technológiát jelent, amelyben maga a csomagolás mérete nem haladja meg a chip méretének 20%-át. A cél elérése érdekében a LED-gyártók a lehető legnagyobb mértékben csökkentik a felesleges szerkezeteket, például szabványos, nagy teljesítményű LED-eket használnak, eltávolítják a kerámia hőleadó szubsztrátumokat és összekötő vezetékeket, fémezik a P és N pólusokat és közvetlenül fedik le a LED-ek feletti fluoreszkáló rétegeket.

Termikus kihívás:

A CSP csomagot úgy tervezték, hogy fémes P és N pólusokon keresztül közvetlenül a nyomtatott áramköri lapra (PCB) hegeszthető. Bizonyos értelemben ez valóban jó dolog. Ez a kialakítás csökkenti a hőellenállást a LED hordozó és a PCB között.

Mivel azonban a CSP csomag eltávolítja a kerámia hordozót mint hűtőbordát, a hő közvetlenül a LED hordozóról a PCB-re kerül, amely erős pont hőforrássá válik. Jelenleg a CSP hőelvezetési kihívása megváltozott"level I (LED hordozószint)" to"level II (teljes modul szint)".

Az 1. és 2. ábra hősugárzás-szimulációs kísérleteiből látható, hogy a CSP csomagolás szerkezetéből adódóan a hőáram csak kis felülettel jut át ​​a forrasztási kötésen keresztül, és a hő nagy része a központban koncentrálódik. , ami csökkenti az élettartamot, rontja a fényminőséget, sőt a LED meghibásodásához is vezethet.

Az MCPCB ideális hőelvezetési modellje:

A legtöbb MCPCB szerkezete: a fémfelületet körülbelül 30 mikronos rézbevonattal vonják be. Ugyanakkor a fémfelületet hővezető kerámia részecskéket tartalmazó gyantaközeg réteg is borítja. A túl sok hővezető kerámia részecske azonban befolyásolja az egész MCPCB teljesítményét és megbízhatóságát.

A kutatók azt találták, hogy egy elektrokémiai oxidációs eljárás (ECO) több tíz mikronos alumínium-oxid kerámiaréteget (Al2O3) hozhat létre az alumínium felületén. Ugyanakkor ez az alumínium-oxid kerámia jó szilárdsággal és viszonylag alacsony hővezető képességgel rendelkezik (körülbelül 7,3 w / MK). Mivel azonban az oxidfilm az elektrokémiai oxidáció során automatikusan alumíniumatomokhoz kötődik, a két anyag közötti hőellenállás csökken, és bizonyos szerkezeti szilárdsággal is rendelkezik.

Ugyanakkor a kutatók a nanokerámiát rézbevonattal kombinálták, hogy a kompozit szerkezet teljes vastagsága magas teljes hővezető képességgel rendelkezzen (körülbelül 115 W / MK), nagyon alacsony szinten. Ezért ez az anyag nagyon alkalmas CSP csomagolásra.

A CSP csomagolás hőelvezetési problémája a nano kerámia technológia megszületéséhez vezet. Ez a nano anyagú dielektromos réteg kitöltheti a hagyományos MCPCB és az AlN kerámiák közötti űrt. Annak érdekében, hogy a tervezőket több miniatürizált, tisztább és hatékonyabb fényforrás bevezetésére ösztönözzük.