kako rešiti toplotni problem CSP

CSP (chip scale package) embalaža se nanaša na tehnologijo pakiranja, pri kateri velikost samega paketa ne presega 20 % velikosti samega čipa. Da bi dosegli ta cilj, proizvajalci LED čim bolj zmanjšajo nepotrebne strukture, kot so uporaba standardnih LED diod velike moči, odstranjevanje keramičnih podlag za odvajanje toplote in povezovalnih žic, metaliziranje P in N polov ter neposredno pokrivanje fluorescenčnih plasti nad LED diodami.

toplotni izziv:

Paket CSP je zasnovan za neposredno varjenje na tiskano vezje (PCB) preko metaliziranih P in N polov. Na nek način je to res dobra stvar. Ta zasnova zmanjša toplotno upornost med substratom LED in tiskanim vezjem.

Ker pa paket CSP odstrani keramični substrat kot hladilno telo, se toplota prenese neposredno iz LED substrata na PCB, ki postane močan vir toplote. V tem času se je izziv odvajanja toplote za CSP spremenil z"stopnja I (stopnja LED substrata)" do"stopnja II (celoten nivo modula)".

Iz poskusov simulacije toplotnega sevanja na slikah 1 in 2 je razvidno, da se zaradi strukture embalaže CSP toplotni tok prenaša le skozi spajkalni spoj z majhno površino, večina toplote pa je koncentrirana v središču. , kar bo skrajšalo življenjsko dobo, zmanjšalo kakovost svetlobe in celo povzročilo okvaro LED.

Idealen model odvajanja toplote MCPCB:

Struktura večine MCPCB: kovinska površina je prevlečena s plastjo bakrene prevleke približno 30 mikronov. Hkrati je kovinska površina prekrita s plastjo smole, ki vsebuje toplotno prevodne keramične delce. Vendar pa bo preveč toplotno prevodnih keramičnih delcev vplivalo na zmogljivost in zanesljivost celotnega MCPCB.

Raziskovalci so ugotovili, da lahko s postopkom elektrokemične oksidacije (ECO) na površini aluminija nastane plast keramike iz aluminijevega oksida (Al2O3) z več deset mikronov. Hkrati ima ta aluminijeva keramika dobro trdnost in relativno nizko toplotno prevodnost (približno 7,3 w / MK). Ker pa se oksidni film samodejno veže z atomi aluminija v procesu elektrokemične oksidacije, se toplotna odpornost med obema materialoma zmanjša in ima tudi določeno strukturno trdnost.

Hkrati so raziskovalci združili nanokeramiko z bakreno prevleko, da bi imela celotna debelina kompozitne strukture visoko skupno toplotno prevodnost (približno 115 W / MK) na zelo nizki ravni. Zato je ta material zelo primeren za embalažo CSP.

Problem odvajanja toplote pri embalaži CSP vodi do rojstva nano keramične tehnologije. Ta dielektrična plast nano materiala lahko zapolni vrzel med tradicionalno MCPCB in AlN keramiko. Da bi spodbudili oblikovalce, da lansirajo bolj miniaturizirane, čiste in učinkovite vire svetlobe.