rješenja za hlađenje paketa kamenih čipova

     CSP (chip scale package) pakiranje odnosi se na tehnologiju pakiranja u kojoj veličina samog paketa ne prelazi 20 posto veličine samog čipa. Kako bi postigli ovaj cilj, proizvođači LED dioda smanjuju nepotrebne strukture što je više moguće, kao što je korištenje standardnih LED dioda velike snage, uklanjanje keramičkih podloga za raspršivanje topline i spojnih žica, metaliziranje P i N polova i izravno pokrivanje fluorescentnih slojeva iznad LED dioda.

Toplinski izazov:    

CSP paket je dizajniran za izravno zavarivanje na tiskanu ploču (PCB) kroz metalizirane P i N polove. Na jedan način, to je doista dobra stvar. Ovaj dizajn smanjuje toplinski otpor između LED podloge i PCB-a.

Međutim, budući da CSP paket uklanja keramičku podlogu kao hladnjak, toplina se prenosi izravno s LED podloge na tiskanu ploču, koja postaje jak izvor topline. U ovom trenutku izazov disipacije topline za CSP promijenio se s "razine I (razina LED podloge)" na "razinu II (razina cijelog modula)".

Iz eksperimenata simulacije toplinskog zračenja na slikama 1 i 2 može se vidjeti da se zbog strukture CSP pakiranja toplinski tok prenosi samo kroz lemni spoj s malom površinom, a većina topline koncentrirana je u središtu , što će smanjiti životni vijek, smanjiti kvalitetu svjetla, pa čak i dovesti do kvara LED-a.

Idealan model hlađenja MCPCB:

Struktura većine MCPCB: metalna površina je presvučena slojem bakrene prevlake od oko 30 mikrona. U isto vrijeme, metalna površina je također prekrivena srednjim slojem smole koji sadrži keramičke čestice koje provode toplinu. Međutim, previše toplinski vodljivih keramičkih čestica utjecat će na performanse i pouzdanost cijelog MCPCB-a.

    Istraživači su otkrili da proces elektrokemijske oksidacije (ECO) može proizvesti sloj aluminijeve keramike (Al2O3) s desecima mikrona na površini aluminija. U isto vrijeme, ova aluminijeva keramika ima dobru čvrstoću i relativno nisku toplinsku vodljivost (oko 7,3 w / MK). Međutim, budući da se oksidni film automatski veže s atomima aluminija u procesu elektrokemijske oksidacije, toplinski otpor između dva materijala je smanjen, a također ima određenu strukturnu čvrstoću.

U isto vrijeme, istraživači su kombinirali nano keramiku s bakrenim premazom kako bi ukupna debljina kompozitne strukture imala visoku ukupnu toplinsku vodljivost (oko 115 W / MK) na vrlo niskoj razini. Stoga je ovaj materijal vrlo prikladan za CSP pakiranje.

Toplinski problem CSP pakiranja dovodi do rođenja nano keramičke tehnologije. Ovaj dielektrični sloj nano materijala može popuniti prazninu između tradicionalnih MCPCB i AlN keramike. Kako bismo potaknuli dizajnere da lansiraju minijaturnije, čistije i učinkovitije izvore svjetlosti.