kuidas lahendada CSP termiline probleem

CSP (chip scale package) pakend viitab pakkimistehnoloogiale, mille puhul pakendi enda suurus ei ületa 20% kiibi enda suurusest. Selle eesmärgi saavutamiseks vähendavad LED-tootjad võimalikult palju tarbetuid struktuure, näiteks kasutavad standardseid suure võimsusega LED-e, eemaldavad keraamilised soojust hajutavad substraadid ja ühendusjuhtmed, metalliseerivad P- ja N-poolused ning katavad otse LED-ide kohal fluorestseeruvad kihid.

Termiline väljakutse:

CSP pakett on ette nähtud keevitamiseks otse trükkplaadile (PCB) metalliseeritud P- ja N-pooluste kaudu. Ühes mõttes on see tõesti hea asi. See disain vähendab LED-substraadi ja PCB vahelist soojustakistust.

Kuna aga CSP-pakett eemaldab keraamilise aluspinna jahutusradiaatorina, kandub soojus otse LED-substraadilt PCB-le, millest saab tugev punktsoojusallikas. Praegu on CSP soojuse hajutamise väljakutse muutunud"level I (LED substraadi tase)" to"level II (terve mooduli tase)".

Joonistel 1 ja 2 toodud soojuskiirguse simulatsioonikatsetest on näha, et tänu CSP pakendi struktuurile kandub soojusvoog läbi ainult väikese alaga jootekoha ning suurem osa soojusest on koondunud keskele. , mis vähendab kasutusiga, vähendab valguskvaliteeti ja põhjustab isegi LED-i rikke.

MCPCB ideaalne soojuse hajumise mudel:

Enamiku MCPCB struktuur: metallpind on kaetud umbes 30 mikroni suuruse vaskkattekihiga. Samal ajal on metallpind kaetud ka soojust juhtivaid keraamilisi osakesi sisaldava vaigu keskmise kihiga. Liiga palju soojusjuhtivaid keraamilisi osakesi mõjutab aga kogu MCPCB jõudlust ja töökindlust.

Teadlased leidsid, et elektrokeemiline oksüdatsiooniprotsess (ECO) võib tekitada alumiiniumoksiidi keraamika (Al2O3) kihi, mille alumiiniumpinnal on kümneid mikroneid. Samal ajal on sellel alumiiniumoksiidi keraamikal hea tugevus ja suhteliselt madal soojusjuhtivus (umbes 7,3 w / MK). Kuna aga oksiidkile seotakse elektrokeemilise oksüdatsiooni käigus automaatselt alumiiniumi aatomitega, väheneb kahe materjali vaheline soojustakistus ja sellel on ka teatud struktuurne tugevus.

Samal ajal kombineerisid teadlased nanokeraamikat vaskkattega, et komposiitstruktuuri kogupaksus oleks kõrge (umbes 115 W / MK) väga madalal tasemel. Seetõttu sobib see materjal väga hästi CSP pakendamiseks.

CSP-pakendite soojuse hajumise probleem viib nanokeraamika tehnoloogia sünnini. See nanomaterjalist dielektriline kiht võib täita tühimiku traditsioonilise MCPCB ja AlN keraamika vahel. Et julgustada disainereid tooma turule rohkem miniatuurseid, puhtaid ja tõhusamaid valgusallikaid.