Com resoldre el problema tèrmic de CSP
L'embalatge CSP (chip scale package) fa referència a una tecnologia d'embalatge en què la mida del paquet en si no supera el 20% de la mida del propi xip. Per aconseguir aquest objectiu, els fabricants de LED redueixen al màxim les estructures innecessàries, com ara l'ús de LED estàndard d'alta potència, l'eliminació de substrats ceràmics de dissipació de calor i cables de connexió, la metal·lització de pols P i N i la cobertura directa de capes fluorescents per sobre dels LED.
Repte tèrmic:
El paquet CSP està dissenyat per soldar-se directament a la placa de circuit imprès (PCB) mitjançant pols P i N metalitzats. En certa manera, és realment una cosa bona. Aquest disseny redueix la resistència tèrmica entre el substrat LED i el PCB.
Tanmateix, com que el paquet CSP elimina el substrat ceràmic com a dissipador de calor, la calor es transfereix directament des del substrat LED al PCB, que es converteix en una font de calor de punt fort. En aquest moment, el repte de dissipació de calor per a CSP ha canviat de"nivell I (nivell de substrat LED)" a"nivell II (nivell de mòdul sencer)".
A partir dels experiments de simulació de radiació tèrmica de les figures 1 i 2, es pot veure que, a causa de l'estructura dels envasos CSP, el flux de calor només es transmet a través de la junta de soldadura amb una petita àrea i la major part de la calor es concentra al centre. , que reduirà la vida útil, reduirà la qualitat de la llum i fins i tot provocarà una fallada del LED.
Model ideal de dissipació de calor de MCPCB:
L'estructura de la majoria de MCPCB: la superfície metàl·lica està xapada amb una capa de recobriment de coure d'unes 30 micres. Al mateix temps, la superfície metàl·lica també està coberta amb una capa mitjana de resina que conté partícules ceràmiques conductores de calor. Tanmateix, massa partícules ceràmiques conductores tèrmiques afectaran el rendiment i la fiabilitat de tot el MCPCB.
Els investigadors van trobar que un procés d'oxidació electroquímica (ECO) pot produir una capa de ceràmica d'alúmina (Al2O3) amb desenes de micres a la superfície d'alumini. Al mateix temps, aquesta ceràmica d'alúmina té una bona resistència i una conductivitat tèrmica relativament baixa (uns 7,3 w / MK). Tanmateix, com que la pel·lícula d'òxid s'uneix automàticament amb àtoms d'alumini en el procés d'oxidació electroquímica, la resistència tèrmica entre els dos materials es redueix i també té una certa resistència estructural.
Al mateix temps, els investigadors van combinar la nanoceràmica amb el recobriment de coure per fer que el gruix total de l'estructura composta tingui una conductivitat tèrmica total elevada (uns 115 W / MK) a un nivell molt baix. Per tant, aquest material és molt adequat per a envasos CSP.
El problema de dissipació de calor dels envasos CSP condueix al naixement de la tecnologia nanoceràmica. Aquesta capa dielèctrica de nanomaterial pot omplir el buit entre les ceràmiques tradicionals MCPCB i AlN. Per tal de promoure els dissenyadors a llançar fonts de llum més miniaturitzades, netes i eficients.
