køleløsninger til spånskala
CSP-emballage (chip scale package) refererer til en pakketeknologi, hvor selve pakkens størrelse ikke overstiger 20 procent af størrelsen på selve chippen. For at nå dette mål reducerer LED-producenter unødvendige strukturer så meget som muligt, såsom brug af standard højeffekt-LED'er, fjernelse af keramiske varmeafledningssubstrater og forbindelsesledninger, metallisering af P- og N-poler og direkte dækning af fluorescerende lag over LED'er.
Termisk udfordring:
CSP-pakken er designet til at blive direkte svejset til printkort (PCB) gennem metalliserede P- og N-poler. På én måde er det faktisk en god ting. Dette design reducerer den termiske modstand mellem LED-substratet og printkortet.
Men da CSP-pakken fjerner det keramiske substrat som en køleplade, overføres varmen direkte fra LED-substratet til PCB'et, som bliver en stærk punktvarmekilde. På nuværende tidspunkt er varmeafledningsudfordringen for CSP ændret fra "niveau I (LED-substratniveau)" til "niveau II (hele modulniveau)".
Fra termisk strålingssimuleringsforsøgene i figur 1 og 2 kan det ses, at varmefluxen på grund af CSP-emballagens struktur kun transmitteres gennem loddeforbindelsen med et lille areal, og det meste af varmen er koncentreret i midten , hvilket vil reducere levetiden, reducere lyskvaliteten og endda føre til LED-fejl.
Ideel kølemodel af MCPCB:
Strukturen af de fleste MCPCB: metaloverfladen er belagt med et lag kobberbelægning på omkring 30 mikron. Samtidig er metaloverfladen også dækket af et harpiksmedium, der indeholder varmeledende keramiske partikler. Imidlertid vil for mange termisk ledende keramiske partikler påvirke ydeevnen og pålideligheden af hele MCPCB'en.
Forskere fandt ud af, at en elektrokemisk oxidationsproces (ECO) kan producere et lag af aluminiumoxidkeramik (Al2O3) med titusinder af mikrometer på aluminiumsoverfladen. Samtidig har denne aluminiumoxidkeramik god styrke og relativt lav varmeledningsevne (ca. 7,3 w/MK). Men fordi oxidfilmen automatisk bindes med aluminiumatomer i processen med elektrokemisk oxidation, reduceres den termiske modstand mellem de to materialer, og den har også en vis strukturel styrke.
Samtidig kombinerede forskerne nanokeramik med kobberbelægning for at få den samlede tykkelse af kompositstrukturen til at have høj total termisk ledningsevne (ca. 115W / MK) på et meget lavt niveau. Derfor er dette materiale meget velegnet til CSP-emballage.
Det termiske problem med CSP-emballage fører til fødslen af nanokeramisk teknologi. Dette dielektriske lag af nanomateriale kan udfylde hullet mellem traditionel MCPCB og AlN Keramik. For at fremme designere til at lancere mere miniaturiserede, rene og effektive lyskilder.
