cum se rezolvă problema termică CSP

Ambalajul CSP (chip scale package) se referă la o tehnologie de ambalare în care dimensiunea pachetului în sine nu depășește 20% din dimensiunea cipului în sine. Pentru a atinge acest obiectiv, producătorii de LED-uri reduc cât mai mult posibil structurile inutile, cum ar fi utilizarea LED-urilor standard de mare putere, îndepărtarea substraturilor ceramice de disipare a căldurii și firele de conectare, metalizarea polilor P și N și acoperirea directă a straturilor fluorescente deasupra LED-urilor.

Provocare termică:

Pachetul CSP este proiectat pentru a fi sudat direct la placa de circuit imprimat (PCB) prin poli P și N metalizați. Într-un fel, este într-adevăr un lucru bun. Acest design reduce rezistența termică dintre substratul LED și PCB.

Cu toate acestea, deoarece pachetul CSP îndepărtează substratul ceramic ca radiator, căldura este transferată direct de la substratul LED la PCB, care devine o sursă de căldură puternică. În acest moment, provocarea de disipare a căldurii pentru CSP sa schimbat de la"nivel I (nivel de substrat LED)" la"nivelul II (nivelul întregului modul)".

Din experimentele de simulare a radiației termice din figurile 1 și 2, se poate observa că, datorită structurii ambalajului CSP, fluxul de căldură este transmis doar prin îmbinarea de lipit cu o zonă mică, iar cea mai mare parte a căldurii este concentrată în centru. , ceea ce va reduce durata de viață, va reduce calitatea luminii și va duce chiar la defectarea LED-ului.

Modelul ideal de disipare a căldurii al MCPCB:

Structura majorității MCPCB: suprafața metalică este placată cu un strat de acoperire de cupru de aproximativ 30 de microni. În același timp, suprafața metalică este acoperită cu un strat mediu de rășină care conține particule ceramice conductoare de căldură. Cu toate acestea, prea multe particule ceramice conductoare termic vor afecta performanța și fiabilitatea întregului MCPCB.

Cercetătorii au descoperit că un proces de oxidare electrochimică (ECO) poate produce un strat de ceramică de alumină (Al2O3) cu zeci de microni pe suprafața aluminiului. În același timp, această ceramică de alumină are o rezistență bună și o conductivitate termică relativ scăzută (aproximativ 7,3 w / MK). Cu toate acestea, deoarece filmul de oxid este legat automat de atomi de aluminiu în procesul de oxidare electrochimică, rezistența termică dintre cele două materiale este redusă și are, de asemenea, o anumită rezistență structurală.

În același timp, cercetătorii au combinat nanoceramica cu acoperire de cupru pentru ca grosimea totală a structurii compozite să aibă o conductivitate termică totală ridicată (aproximativ 115 W / MK) la un nivel foarte scăzut. Prin urmare, acest material este foarte potrivit pentru ambalarea CSP.

Problema disipării căldurii a ambalajului CSP duce la nașterea tehnologiei nanoceramice. Acest strat dielectric nanomaterial poate umple golul dintre MCPCB tradițional și ceramica AlN. Pentru a promova designerii să lanseze surse de lumină mai miniaturizate, curate și eficiente.