ako vyriešiť tepelný problém CSP

Balenie CSP (chip scale package) označuje technológiu balenia, pri ktorej veľkosť samotného obalu nepresahuje 20 % veľkosti samotného čipu. Na dosiahnutie tohto cieľa výrobcovia LED čo najviac redukujú nepotrebné štruktúry, ako je použitie štandardných vysokovýkonných LED diód, odstránenie keramických substrátov na rozptyl tepla a spojovacích vodičov, pokovovanie P a N pólov a priame pokrytie fluorescenčných vrstiev nad LED.

Tepelná výzva:

Obal CSP je určený na priame privarenie k doske plošných spojov (PCB) cez metalizované P a N póly. V istom smere je to skutočne dobrá vec. Táto konštrukcia znižuje tepelný odpor medzi substrátom LED a doskou plošných spojov.

Keďže však balík CSP odstraňuje keramický substrát ako chladič, teplo sa prenáša priamo zo substrátu LED na dosku plošných spojov, ktorá sa stáva silným zdrojom tepla. V súčasnosti sa problém rozptylu tepla pre CSP zmenil z"úroveň I (úroveň substrátu LED)" do"úroveň II (úroveň celého modulu)".

Z experimentov simulácie tepelného žiarenia na obrázkoch 1 a 2 je zrejmé, že v dôsledku štruktúry obalu CSP sa tepelný tok prenáša len cez spájkovaný spoj s malou plochou a väčšina tepla je sústredená v strede , čo zníži životnosť, zníži kvalitu svetla a dokonca povedie k poruche LED.

Ideálny model odvodu tepla MCPCB：

Štruktúra väčšiny MCPCB: kovový povrch je pokrytý vrstvou medeného povlaku s hrúbkou asi 30 mikrónov. Kovový povrch je zároveň pokrytý vrstvou živicového média s obsahom tepelne vodivých keramických častíc. Príliš veľa tepelne vodivých keramických častíc však ovplyvní výkon a spoľahlivosť celého MCPCB.

Vedci zistili, že proces elektrochemickej oxidácie (ECO) môže vytvoriť vrstvu keramiky z oxidu hlinitého (Al2O3) s desiatkami mikrónov na povrchu hliníka. Zároveň má táto keramika z oxidu hlinitého dobrú pevnosť a relatívne nízku tepelnú vodivosť (asi 7,3 w / MK). Pretože sa však oxidový film automaticky spája s atómami hliníka v procese elektrochemickej oxidácie, tepelný odpor medzi týmito dvoma materiálmi sa znižuje a má tiež určitú štrukturálnu pevnosť.

Súčasne výskumníci skombinovali nanokeramiku s medeným povlakom, aby celková hrúbka kompozitnej štruktúry mala vysokú celkovú tepelnú vodivosť (asi 115 W / MK) na veľmi nízkej úrovni. Preto je tento materiál veľmi vhodný pre CSP obaly.

Problém rozptylu tepla obalov CSP vedie k zrodu technológie nanokeramiky. Táto dielektrická vrstva nano materiálu môže vyplniť medzeru medzi tradičnými MCPCB a AlN Keramikou. S cieľom podporiť dizajnérov, aby uvádzali na trh miniaturizovanejšie, čistejšie a efektívnejšie svetelné zdroje.