Шта је ЦСП?
ЦСП (цхип сцале пацкаге) паковање се односи на технологију паковања у којој запремина самог паковања не прелази 20% величине самог чипа (технологија следеће генерације је паковање на нивоу супстрата, а величина паковања је исто што и чип). Да би постигли овај циљ, произвођачи ЛЕД-а максимално смањују непотребне структуре, попут употребе стандардних ЛЕД диода велике снаге, уклањања керамичких подлога за одвођење топлоте и повезивања жица, метализације П и Н полова и прекривања флуоресцентног слоја директно изнад ЛЕД-а .
Према статистици Иоле Девелоппемента, ЦСП амбалажа ће чинити 34% тржишта ЛЕД диода велике снаге у 2020.
Зашто се ЦСП пакети суочавају са изазовима расипања топлоте?
ЦСП пакет је дизајниран за директно лемљење на штампаној плочи (ПЦБ) преко метализованих П и Н полова. У једном погледу, то је заиста добра ствар. Овај дизајн смањује топлотни отпор између ЛЕД подлоге и ПЦБ -а.
Међутим, пошто ЦСП пакет уклања керамичку подлогу као хладњак, то доводи до преноса топлоте директно са ЛЕД подлоге на ПЦБ плочу и тако постаје снажан извор топлоте. У овом тренутку изазов за одвођење топлоте за ЦСП се променио са [ГГ] "нивоа један" (ниво ЛЕД подлоге) [ГГ] " до [ГГ] другог нивоа (цео ниво модула) [ГГ].
Као одговор на ову ситуацију, дизајнери модула почели су да користе штампане плоче прекривене металом (МЦПЦБ) како би се носили са ЦСП амбалажом.
Слика 1. Модел топлотног зрачења 1к1 мм ЦСП ЛЕД на 0,635 мм АлН керамичкој подлози (170 В/мК)
Из слика 1 и 2 може се видети да су истраживачи спровели низ тестова симулације топлотног зрачења на МЦПЦБ и керамики алуминијум -нитрида (АлН). Због структуре ЦСП пакета, топлотни ток се преноси само кроз мале лемне спојеве. , Већина топлоте је концентрисана у централном делу, што ће довести до смањења радног века, смањења квалитета светлости, па чак и квара ЛЕД -а.
Идеалан модел расипања топлоте за МЦПЦБ
Обично структура већине МЦПЦБ: метална површина је прекривена слојем бакра на површини од око 30 микрона. Истовремено, метална површина прекривена је слојем медијума смоле који садржи термички проводљиве керамичке честице. Међутим, превише топлотно проводљивих керамичких честица ће утицати на перформансе и поузданост читавог МЦПЦБ -а.
Истовремено, за топлотно проводљиви медијски слој увек постоји компромис између перформанси и поузданости.
Према анализи истраживача [ГГ] #39; како би се постигло боље расипање топлоте, МЦПЦБ мора смањити дебљину диелектричног слоја. Пошто је топлотни отпор (Р) једнак дебљини (Л) подељеној са топлотном проводљивошћу (к) (Р=Л/(кА)), а топлотна проводљивост је одређена само својствима медија, дебљина је једина променљива.
Међутим, дебљина слоја диелектрика не може се неограничено смањивати због ограничења производног процеса и разматрања вијека трајања, па је истраживачима потребан нови материјал за рјешавање овог проблема.
Како нано-керамика може постати најбоље решење за МЦПЦБ?
Истраживачи су открили да електрохемијски процес оксидације (ЕЦО) може произвести слој алуминијеве глинице (Ал2О3) од десетина микрона на површини алуминијума. Истовремено, ова керамика од глинице има добру чврстоћу и релативно ниску топлотну проводљивост (приближно 7,3 В/мК). Међутим, пошто се оксидни филм током процеса електрохемијске оксидације аутоматски везује за атоме алуминијума, топлотни отпор између два материјала је смањен, а има и одређену структурну чврстоћу.
У исто време, истраживачи су комбиновали нано-керамику са бакром обложеном тако да укупна дебљина ове композитне структуре има високу укупну топлотну проводљивост (приближно 115 В/мК) на веома ниском нивоу. Због тога је овај материјал веома погодан за потребе ЦСП амбалаже.
У закључку
Када дизајнери наставе да истражују и проналазе одговарајуће материјале за паковање ЦСП -а, често открију да су њихове потребе премашиле постојећу технологију. Проблем расипања топлоте довео је до рођења нано-керамичке технологије. Овај диелектрични слој од нано материјала може попунити јаз између традиционалне МЦПЦБ и АлН керамике. Како би промовисали дизајнере да уведу компактније, чисте и ефикасније изворе светлости.
