como resolver o problema térmico CSP
O empacotamento CSP (chip scale package) refere-se a uma tecnologia de empacotamento em que o tamanho do pacote em si não excede 20% do tamanho do próprio chip. Para atingir esse objetivo, os fabricantes de LED reduzem ao máximo as estruturas desnecessárias, como usar LEDs de alta potência padrão, remover substratos de dissipação de calor de cerâmica e conectar fios, metalizar os 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) por meio de pólos P e N metalizados. Por um lado, é realmente uma coisa boa. Este 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 dissipador de calor, o calor é transferido diretamente do substrato do 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 completo)" ;.
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 irá reduzir a vida útil, reduzir a qualidade da luz e até mesmo levar à falha do LED.
Modelo ideal de dissipação de calor de MCPCB:
A estrutura da maioria dos MCPCB: a superfície do metal é revestida com uma camada de cobre de cerca de 30 mícrons. Ao mesmo tempo, a superfície do metal também é coberta com uma camada média de resina contendo partículas de cerâmica 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 tem 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 nano cerâmicas 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 de dissipação de calor das embalagens CSP leva ao nascimento da nanotecnologia da cerâmica. Esta camada dielétrica de nanomaterial pode preencher a lacuna entre as cerâmicas MCPCB e AlN tradicionais. De forma a promover os designers a lançar fontes de luz mais miniaturizadas, limpas e eficientes.
