soluções de resfriamento de pacote de escala de chip
A embalagem CSP (chip scale package) refere-se a uma tecnologia de embalagem na qual o tamanho da própria embalagem não excede 20% do tamanho do próprio chip. Para atingir esse objetivo, os fabricantes de LED reduzem ao máximo estruturas desnecessárias, como usar LEDs padrão de alta potência, remover substratos cerâmicos de dissipação de calor e conectar fios, metalizar pólos P e N e cobrir diretamente as camadas fluorescentes acima dos LEDs.
Desafio térmico:
O pacote CSP é projetado para ser soldado diretamente à placa de circuito impresso (PCB) através de pólos P e N metalizados. De certa forma, é realmente uma coisa boa. Esse design reduz a resistência térmica entre o substrato do LED e o PCB.
No entanto, como o pacote CSP remove o substrato de cerâmica como um dissipador de calor, o calor é transferido diretamente do substrato de LED para o PCB, que se torna uma fonte de calor de ponto forte. Neste momento, o desafio de dissipação de calor para CSP mudou de "nível I (nível de substrato de LED)" para "nível II (nível de módulo inteiro)".
A partir dos experimentos de simulação de radiação térmica nas Figuras 1 e 2, pode-se ver que, devido à estrutura da embalagem CSP, o fluxo de calor é transmitido apenas através da junta de solda com uma pequena área, e a maior parte do calor está concentrada no centro , o que reduzirá a vida útil, reduzirá a qualidade da luz e até levará à falha do LED.
Modelo de resfriamento ideal do MCPCB:
A estrutura da maioria dos MCPCB: a superfície metálica é revestida com uma camada de revestimento de cobre de cerca de 30 mícrons. Ao mesmo tempo, a superfície metálica também é coberta com uma camada média de resina contendo partículas cerâmicas condutoras de calor. No entanto, muitas partículas de cerâmica condutoras térmicas afetarão o desempenho e a confiabilidade de todo o MCPCB.
Os pesquisadores descobriram que um processo de oxidação eletroquímica (ECO) pode produzir uma camada de cerâmica de alumina (Al2O3) com dezenas de mícrons na superfície do alumínio. Ao mesmo tempo, esta cerâmica de alumina possui boa resistência e condutividade térmica relativamente baixa (cerca de 7,3 w / MK). No entanto, como o filme de óxido é automaticamente ligado a átomos de alumínio no processo de oxidação eletroquímica, a resistência térmica entre os dois materiais é reduzida e também possui uma certa resistência estrutural.
Ao mesmo tempo, os pesquisadores combinaram nanocerâmica com revestimento de cobre para fazer com que a espessura geral da estrutura composta tenha alta condutividade térmica total (cerca de 115W / MK) em um nível muito baixo. Portanto, este material é muito adequado para embalagens CSP.
O problema térmico da embalagem CSP leva ao nascimento da tecnologia nanocerâmica. Esta camada dielétrica de nanomaterial pode preencher a lacuna entre o tradicional MCPCB e AlN Ceramics. De modo a promover os designers a lançar fontes de luz mais miniaturizadas, limpas e eficientes.
