kako riješiti CSP termalni problem

CSP (chip scale package) pakovanje se odnosi na tehnologiju pakovanja u kojoj veličina samog pakovanja ne prelazi 20% veličine samog čipa. Kako bi postigli ovaj cilj, proizvođači LED-a smanjuju nepotrebne strukture što je više moguće, kao što je korištenje standardnih LED dioda velike snage, uklanjanje keramičkih podloga za rasipanje topline i spojnih žica, metaliziranje P i N polova i direktno pokrivanje fluorescentnih slojeva iznad LED dioda.

Termalni izazov:

CSP paket je dizajniran za direktno zavarivanje na štampanu ploču (PCB) kroz metalizirane P i N polove. Na jedan način, to je zaista dobra stvar. Ovaj dizajn smanjuje toplinski otpor između LED podloge i PCB-a.

Međutim, pošto CSP paket uklanja keramičku podlogu kao hladnjak, toplota se prenosi direktno sa LED podloge na PCB, koji postaje jak izvor toplote. U ovom trenutku, izazov disipacije toplote za CSP se promenio sa"nivo I (nivo LED podloge)" do"nivo II (nivo cijelog modula)".

Iz eksperimenata simulacije termičkog zračenja na slikama 1 i 2, može se vidjeti da se zbog strukture CSP ambalaže toplinski tok prenosi samo kroz lemni spoj sa malom površinom, a najveći dio topline je koncentrisan u centru. , što će smanjiti vijek trajanja, smanjiti kvalitetu svjetla, pa čak i dovesti do kvara LED dioda.

Idealan model disipacije toplote MCPCB:

Struktura većine MCPCB: metalna površina je obložena slojem bakrenog premaza od oko 30 mikrona. U isto vrijeme, metalna površina je također prekrivena slojem smole koji sadrži keramičke čestice koje provode toplinu. Međutim, previše toplotno provodljivih keramičkih čestica će utjecati na performanse i pouzdanost cijelog MCPCB-a.

Istraživači su otkrili da proces elektrohemijske oksidacije (ECO) može proizvesti sloj aluminijumske keramike (Al2O3) sa desetinama mikrona na površini aluminijuma. Istovremeno, ova aluminijska keramika ima dobru čvrstoću i relativno nisku toplinsku provodljivost (oko 7,3 w / MK). Međutim, budući da se oksidni film automatski vezuje za atome aluminija u procesu elektrohemijske oksidacije, toplinski otpor između dva materijala je smanjen, a također ima i određenu strukturnu čvrstoću.

Istovremeno, istraživači su kombinovali nanokeramiku sa bakrenim premazom kako bi ukupna debljina kompozitne strukture imala visoku ukupnu toplotnu provodljivost (oko 115W/MK) na veoma niskom nivou. Stoga je ovaj materijal vrlo pogodan za CSP pakovanje.

Problem disipacije toplote CSP ambalaže dovodi do rođenja nano keramičke tehnologije. Ovaj dielektrični sloj od nano materijala može popuniti jaz između tradicionalne MCPCB i AlN keramike. Kako bi promovirali dizajnere da lansiraju minijaturiziranije, čistije i učinkovitije izvore svjetlosti.