kuinka ratkaista CSP-lämpöongelma

CSP (chip scale package) -pakkauksella tarkoitetaan pakkaustekniikkaa, jossa itse pakkauksen koko ei ylitä 20 % itse sirun koosta. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi LED-valmistajat vähentävät tarpeettomia rakenteita mahdollisimman paljon, kuten käyttämällä tavallisia suuritehoisia LED-valoja, poistamalla keraamisia lämmönpoistoalustoja ja liitäntäjohtoja, metalloimalla P- ja N-navat ja peittämällä suoraan fluoresoivia kerroksia LEDien yläpuolella.

Lämpöhaaste:

CSP-paketti on suunniteltu hitsattavaksi suoraan piirilevyyn (PCB) metalloitujen P- ja N-napojen kautta. Yhdellä tavalla se on todella hyvä asia. Tämä muotoilu vähentää lämpövastusta LED-alustan ja piirilevyn välillä.

Koska CSP-paketti kuitenkin poistaa keraamisen alustan jäähdytyselementtinä, lämpö siirtyy suoraan LED-substraatista piirilevylle, josta tulee vahva pistelämmönlähde. Tällä hetkellä CSP:n lämmönpoistohaaste on muuttunut tasosta"level I (LED-substraattitaso)" to"taso II (koko moduulitaso)".

Kuvien 1 ja 2 lämpösäteilyn simulaatiokokeista voidaan nähdä, että CSP-pakkauksen rakenteesta johtuen lämpövuo siirtyy juotosliitoksen läpi vain pienellä alueella ja suurin osa lämmöstä keskittyy keskelle. , mikä lyhentää käyttöikää, heikentää valon laatua ja jopa johtaa LED-vikaan.

Ihanteellinen MCPCB:n lämmönpoistomalli:

Useimpien MCPCB:n rakenne: metallipinta on päällystetty noin 30 mikronin kuparipinnoitteella. Samalla metallipinta peitetään myös hartsiväliainekerroksella, joka sisältää lämpöä johtavia keraamisia hiukkasia. Kuitenkin liian monet lämpöä johtavat keraamiset hiukkaset vaikuttavat koko MCPCB:n suorituskykyyn ja luotettavuuteen.

Tutkijat havaitsivat, että sähkökemiallinen hapetusprosessi (ECO) voi tuottaa kerroksen alumiinioksidikeramiikkaa (Al2O3), jonka alumiinipinnalle on kymmeniä mikroneja. Samaan aikaan tällä alumiinioksidikeraamilla on hyvä lujuus ja suhteellisen alhainen lämmönjohtavuus (noin 7,3 w / MK). Koska oksidikalvo kuitenkin sitoutuu automaattisesti alumiiniatomeihin sähkökemiallisen hapetuksen prosessissa, kahden materiaalin välinen lämpövastus pienenee ja sillä on myös tietty rakenteellinen lujuus.

Samaan aikaan tutkijat yhdistivät nanokeramiikkaa kuparipinnoitteeseen, jotta komposiittirakenteen kokonaispaksuudella olisi korkea kokonaislämmönjohtavuus (noin 115 W / MK) erittäin alhaisella tasolla. Siksi tämä materiaali soveltuu erittäin hyvin CSP-pakkauksiin.

CSP-pakkausten lämmönpoisto-ongelma johtaa nanokeraamitekniikan syntymiseen. Tämä nanomateriaalista valmistettu dielektrinen kerros voi täyttää aukon perinteisen MCPCB:n ja AlN Ceramicsin välillä. Suunnittelijoiden kannustamiseksi lanseeraamaan pienempiä, puhtaampia ja tehokkaampia valonlähteitä.