jak vyřešit tepelný problém CSP

Balení CSP (chip scale package) označuje technologii balení, při které velikost samotného obalu nepřesahuje 20 % velikosti samotného čipu. Aby tohoto cíle dosáhli, výrobci LED co nejvíce redukují nepotřebné struktury, jako je použití standardních vysoce výkonných LED, odstranění keramických substrátů pro odvod tepla a spojovacích vodičů, pokovení P a N pólů a přímé pokrytí fluorescenčních vrstev nad LED.

Tepelná výzva:

Pouzdro CSP je určeno k přímému přivaření k desce plošných spojů (PCB) prostřednictvím metalizovaných P a N pólů. Svým způsobem je to skutečně dobrá věc. Tato konstrukce snižuje tepelný odpor mezi substrátem LED a PCB.

Protože však balíček CSP odstraňuje keramický substrát jako chladič, teplo se přenáší přímo z LED substrátu na desku plošných spojů, která se stává silným bodovým zdrojem tepla. V tuto chvíli se problém rozptylu tepla pro CSP změnil z"úroveň I (úroveň substrátu LED)" do"úroveň II (úroveň celého modulu)".

Z experimentů simulace tepelného záření na obrázcích 1 a 2 je vidět, že vzhledem ke struktuře obalu CSP je tepelný tok přenášen pouze pájeným spojem s malou plochou a většina tepla je soustředěna ve středu , což sníží životnost, sníží kvalitu světla a dokonce povede k selhání LED.

Ideální model odvodu tepla MCPCB:

Struktura většiny MCPCB: kovový povrch je pokoven vrstvou měděného povlaku o tloušťce asi 30 mikronů. Kovový povrch je zároveň pokryt vrstvou pryskyřičného média obsahující tepelně vodivé keramické částice. Příliš mnoho tepelně vodivých keramických částic však ovlivní výkon a spolehlivost celého MCPCB.

Výzkumníci zjistili, že proces elektrochemické oxidace (ECO) může vytvořit vrstvu keramiky z oxidu hlinitého (Al2O3) s desítkami mikronů na povrchu hliníku. Současně má tato aluminová keramika dobrou pevnost a relativně nízkou tepelnou vodivost (asi 7,3 w / MK). Protože se však oxidový film v procesu elektrochemické oxidace automaticky spojuje s atomy hliníku, snižuje se tepelný odpor mezi těmito dvěma materiály a má také určitou strukturální pevnost.

Současně výzkumníci zkombinovali nanokeramiku s měděným povlakem, aby celková tloušťka kompozitní struktury měla vysokou celkovou tepelnou vodivost (asi 115 W / MK) na velmi nízké úrovni. Proto je tento materiál velmi vhodný pro CSP obaly.

Problém rozptylu tepla obalů CSP vede ke zrodu nano keramické technologie. Tato dielektrická vrstva nano materiálu může vyplnit mezeru mezi tradiční keramikou MCPCB a AlN. S cílem podpořit designéry, aby uvedli na trh miniaturizovanější, čistší a účinnější světelné zdroje.