come risolvere il problema termico CSP
L'imballaggio CSP (chip scale package) si riferisce a una tecnologia di imballaggio in cui la dimensione della confezione stessa non supera il 20% della dimensione del chip stesso. Per raggiungere questo obiettivo, i produttori di LED riducono il più possibile le strutture non necessarie, come l'utilizzo di LED standard ad alta potenza, la rimozione di substrati di dissipazione del calore in ceramica e fili di collegamento, la metallizzazione dei poli P e N e la copertura diretta degli strati fluorescenti sopra i LED.
Sfida termica:
Il pacchetto CSP è progettato per essere saldato direttamente al circuito stampato (PCB) tramite i poli P e N metallizzati. In un certo senso, è davvero una buona cosa. Questo design riduce la resistenza termica tra il substrato LED e il PCB.
Tuttavia, poiché il pacchetto CSP rimuove il substrato ceramico come dissipatore di calore, il calore viene trasferito direttamente dal substrato del LED al PCB, che diventa una fonte di calore forte. A questo punto, la sfida alla dissipazione del calore per CSP è cambiata da"livello I (livello del substrato LED)" a"livello II (livello intero modulo)".
Dagli esperimenti di simulazione della radiazione termica nelle figure 1 e 2, si può vedere che, a causa della struttura dell'imballaggio CSP, il flusso di calore viene trasmesso solo attraverso il giunto di saldatura con una piccola area e la maggior parte del calore è concentrata al centro , che ridurrà la durata, ridurrà la qualità della luce e persino porterà al guasto del LED.
Modello ideale di dissipazione del calore di MCPCB:
La struttura della maggior parte degli MCPCB: la superficie metallica è placcata con uno strato di rivestimento in rame di circa 30 micron. Allo stesso tempo, la superficie metallica è anche ricoperta da uno strato medio di resina contenente particelle ceramiche conduttrici di calore. Tuttavia, troppe particelle ceramiche conduttive termiche influenzeranno le prestazioni e l'affidabilità dell'intero MCPCB.
I ricercatori hanno scoperto che un processo di ossidazione elettrochimica (ECO) può produrre uno strato di ceramica di allumina (Al2O3) con decine di micron sulla superficie dell'alluminio. Allo stesso tempo, questa ceramica di allumina ha una buona resistenza e una conduttività termica relativamente bassa (circa 7,3 w / MK). Tuttavia, poiché il film di ossido viene automaticamente legato con atomi di alluminio nel processo di ossidazione elettrochimica, la resistenza termica tra i due materiali è ridotta e presenta anche una certa resistenza strutturale.
Allo stesso tempo, i ricercatori hanno combinato la nanoceramica con il rivestimento in rame per fare in modo che lo spessore complessivo della struttura composita abbia un'elevata conduttività termica totale (circa 115 W / MK) a un livello molto basso. Pertanto, questo materiale è molto adatto per l'imballaggio CSP.
Il problema della dissipazione del calore degli imballaggi CSP porta alla nascita della tecnologia nanoceramica. Questo strato dielettrico in nanomateriale può colmare il divario tra il tradizionale MCPCB e la ceramica AlN. Così da incoraggiare i progettisti a lanciare sorgenti luminose più miniaturizzate, pulite ed efficienti.
