X'inhu CSP?
L-imballaġġ CSP (pakkett fuq skala ta ’ċippa) jirreferi għal teknoloġija tal-imballaġġ li fiha l-volum tal-pakkett innifsu ma jaqbiżx l-20% tad-daqs taċ-ċippa nnifisha (it-teknoloġija tal-ġenerazzjoni li jmiss hija imballaġġ fil-livell ta’ substrat, u d-daqs tal-pakkett huwa l- l-istess bħal dik taċ-ċippa). Sabiex jintlaħaq dan il-għan, il-manifatturi tal-LED inaqqsu l-istrutturi bla bżonn kemm jista 'jkun, bħall-użu ta' LEDs ta 'qawwa għolja standard, ineħħu s-sustrati taċ-ċeramika li tinħela mis-sħana u jgħaqqdu l-wajers, jimmetalizzaw il-poli P u N, u jkopru s-saff fluworexxenti direttament' il fuq mill-LED .
Skond l-istatistika ta 'Yole Développement, l-imballaġġ CSP se jammonta għal 34% tas-suq LED ta' enerġija għolja fl-2020.
Għaliex il-pakketti CSP jiffaċċjaw sfidi ta 'dissipazzjoni tas-sħana?
Il-pakkett CSP huwa ddisinjat biex ikun issaldjat direttament fuq bord ta ’ċirkwit stampat (PCB) permezz ta’ poli metallizzati P u N. F’aspett wieħed, tabilħaqq hija ħaġa tajba. Dan id-disinn inaqqas ir-reżistenza termali bejn is-sottostrat LED u l-PCB.
Madankollu, minħabba li l-pakkett CSP ineħħi s-sottostrat taċ-ċeramika bħala sink tas-sħana, dan jagħmel it-trasferiment tas-sħana direttament mis-sottostrat LED għall-bord tal-PCB u b'hekk isir sors ta 'sħana ta' punt qawwi. F'dan iż-żmien, l-isfida tad-dissipazzjoni tas-sħana għal CSP inbidlet minn" livell wieħed (livell ta 'substrat LED)" sa" livell tnejn (il-livell kollu tal-modulu)" ;.
Bi tweġiba għal din is-sitwazzjoni, id-disinjaturi tal-moduli bdew jużaw bordijiet taċ-ċirkwiti stampati mgħottija bil-metall (MCPCB) biex ilaħħqu mal-imballaġġ CSP.
Figura 1. Mudell ta 'radjazzjoni termali ta' 1x1 mm CSP LED fuq sottostrat taċ-ċeramika AlN ta '0.635 mm (170 W / mK)
Jista 'jidher mill-Figuri 1 u 2 li r-riċerkaturi wettqu serje ta' testijiet ta 'simulazzjoni ta' radjazzjoni tas-sħana fuq ċeramika MCPCB u nitride tal-aluminju (AlN). Minħabba l-istruttura tal-pakkett CSP, il-fluss tas-sħana huwa trasferit biss permezz tal-ġonot żgħar tal-istann. , Ħafna mis-sħana hija kkonċentrata fil-parti ċentrali, li twassal għal ħajja mnaqqsa tas-servizz, kwalità mnaqqsa tad-dawl, u anke falliment tal-LED.
Mudell ideali ta 'dissipazzjoni tas-sħana għal MCPCB
Normalment l-istruttura tal-biċċa l-kbira tal-MCPCBs: il-wiċċ tal-metall ikun miksi b'saff ta 'ram fuq il-wiċċ ta' madwar 30 mikron. Fl-istess ħin, il-wiċċ tal-metall huwa mgħotti b'saff medju tar-reżina li fih partikoli taċ-ċeramika konduttivi termalment. Madankollu, wisq partiċelli taċ-ċeramika konduttivi termalment jaffettwaw il-prestazzjoni u l-affidabilità tal-MCPCB kollu.
Fl-istess ħin, għas-saff medju konduttiv termalment, dejjem ikun hemm kompromess bejn il-prestazzjoni u l-affidabbiltà.
Skond l-analiżi tar-riċerkatur&# 39, sabiex tinkiseb dissipazzjoni aħjar tas-sħana, MCPCB jeħtieġ inaqqas il-ħxuna tas-saff dielettriku. Peress li r-reżistenza termali (R) hija ugwali għall-ħxuna (L) diviża bil-konduttività termali (k) (R=L / (kA)), u l-konduttività termali hija determinata biss mill-proprjetajiet tal-mezz, il-ħxuna hija l-unika varjabbli.
Madankollu, il-ħxuna tas-saff dielettriku ma tistax titnaqqas b'mod indefinit minħabba limitazzjonijiet tal-proċess ta 'produzzjoni u konsiderazzjonijiet tal-ħajja tas-servizz, għalhekk ir-riċerkaturi għandhom bżonn materjal ġdid biex isolvu din il-problema.
In-nano-ċeramika kif tista 'ssir l-aħjar soluzzjoni għall-MCPCB?
Ir-riċerkaturi sabu li proċess ta 'ossidazzjoni elettrokimika (ECO) jista' jipproduċi saff taċ-ċeramika ta 'l-alumina (Al2O3) ta' għexieren ta 'mikroni fuq il-wiċċ ta' l-aluminju. Fl-istess ħin, din iċ-ċeramika tal-alumina għandha saħħa tajba u konduttività termali relattivament baxxa (madwar 7.3 W / mK). Madankollu, billi l-film ta 'l-ossidu jgħaqqad awtomatikament ma' l-atomi ta 'l-aluminju matul il-proċess ta' ossidazzjoni elettrokimika, ir-reżistenza termali bejn iż-żewġ materjali hija mnaqqsa, u għandha wkoll ċertu saħħa strutturali.
Fl-istess ħin, ir-riċerkaturi kkombinaw in-nano-ċeramika mar-ram miksi sabiex il-ħxuna ġenerali ta 'din l-istruttura komposta jkollha konduttività termali totali għolja (madwar 115W / mK) f'livell baxx ħafna. Għalhekk, dan il-materjal huwa adattat ħafna għall-ħtiġijiet tal-imballaġġ CSP.
Fil-konklużjoni
Meta d-disinjaturi jkomplu jesploraw u jsibu materjali adattati għall-ippakkjar CSP, ħafna drabi jsibu li l-bżonnijiet tagħhom qabżu t-teknoloġija eżistenti. Il-problema tad-dissipazzjoni tas-sħana wasslet għat-twelid tat-teknoloġija nano-ċeramika. Dan is-saff dielettriku tan-nanomaterjal jista 'jimla l-vojt bejn iċ-ċeramika tradizzjonali MCPCB u AlN. Sabiex tippromwovi lid-disinjaturi biex jintroduċu sorsi tad-dawl aktar kompatti, nodfa u effiċjenti.
