CSP nima?
CSP (chip o'lchovli paketli) qadoqlash-bu paketning o'zi chip hajmining 20% dan oshmaydigan qadoqlash texnologiyasini anglatadi (keyingi avlod texnologiyasi-bu substrat darajasidagi qadoqlash, va paket hajmi chip bilan bir xil). Ushbu maqsadga erishish uchun LED ishlab chiqaruvchilari keraksiz tuzilmalarni iloji boricha kamaytiradi, masalan, standart yuqori quvvatli LEDlardan foydalanish, keramik issiqlik o'tkazuvchi substratlar va simlarni ulash, P va N qutblarini metalllashtirish va LEDning ustidagi lyuminestsent qatlamni yopish. .
Yole Développement statistikasiga ko'ra, CSP qadoqlash 2020 yilda yuqori quvvatli LED bozorining 34 foizini tashkil qiladi.
Nima uchun CSP paketlari issiqlik tarqalish muammosiga duch keladi?
CSP to'plami metalllashtirilgan P va N qutblari orqali bosilgan elektron platada (PCB) to'g'ridan -to'g'ri lehimlash uchun mo'ljallangan. Bir tomondan, bu haqiqatan ham yaxshi ish. Ushbu dizayn LED substrat va tenglikni orasidagi issiqlik qarshiligini pasaytiradi.
Biroq, CSP to'plami keramik substratni issiqlik qabul qilgich sifatida olib tashlaganligi sababli, bu issiqlik to'g'ridan -to'g'ri LED substratdan tenglikni kartasiga o'tkazilishini ta'minlaydi va shu bilan kuchli issiqlik manbai bo'ladi. Hozirgi vaqtda CSP uchun issiqlik tarqalish muammosi" birinchi darajali (LED substrat darajasi)"" ikkinchi darajaga (butun modul darajasi)" ;.
Bu holatga javoban, modul dizaynerlari CSP qadoqlash bilan kurashish uchun metall qoplamali bosma platalardan (MCPCB) foydalana boshladilar.
Shakl 1. 0,635 mm AlN seramika substratidagi (170 Vt/mK) 1x1 mm CSP LED issiqlik radiatsion modeli.
1 va 2 -rasmlardan ko'rinib turibdiki, tadqiqotchilar MCPCB va alyuminiy nitrid (AlN) keramikalarida issiqlik nurlanishini simulyatsiya qilish bo'yicha bir qator testlarni o'tkazdilar. CSP paketining tuzilishi tufayli issiqlik oqimi faqat kichik lehim bo'g'inlari orqali o'tkaziladi. , Issiqlikning katta qismi markaziy qismda to'plangan, bu xizmat muddatini qisqartirishga, yorug'lik sifatini pasayishiga va hatto LEDning ishdan chiqishiga olib keladi.
MCPCB uchun ideal issiqlik tarqalish modeli
Odatda ko'p MCPCBlarning tuzilishi: metall yuzasi taxminan 30 mikron yuzasida mis qatlami bilan qoplangan. Shu bilan birga, metall yuzasi termal o'tkazgichli keramika zarralarini o'z ichiga olgan qatronli o'rta qatlam bilan qoplangan. Biroq, juda ko'p issiqlik o'tkazuvchan keramika zarralari butun MCPCB ishiga va ishonchliligiga ta'sir qiladi.
Shu bilan birga, issiqlik o'tkazuvchan o'rta qatlam uchun har doim ishlash va ishonchlilik o'rtasida farq bor.
Tadqiqotchining&39 -sonli tahliliga ko'ra, yaxshi issiqlik tarqalishiga erishish uchun MCPCB dielektrik qatlamining qalinligini kamaytirishi kerak. Issiqlik qarshiligi (R) issiqlik o'tkazuvchanligiga bo'linadigan qalinligi (L) ga teng bo'lgani uchun (k) (R=L/(kA)) va issiqlik o'tkazuvchanligi faqat muhitning xususiyatlari bilan belgilanadi, qalinligi yagona o'zgaruvchi.
Shu bilan birga, dielektrik qatlamining qalinligi ishlab chiqarish jarayonining cheklanganligi va xizmat ko'rsatish muddatlari tufayli cheksiz kamaytirilishi mumkin emas, shuning uchun tadqiqotchilar bu muammoni hal qilish uchun yangi materialga muhtoj.
Qanday qilib nano-keramika MCPCB uchun eng yaxshi echimga aylanishi mumkin?
Tadqiqotchilar elektrokimyoviy oksidlanish jarayoni (EKO) alyuminiy yuzasida o'nlab mikronli alumina keramika (Al2O3) qatlamini hosil qilishi mumkinligini aniqladilar. Shu bilan birga, bu alumina keramika yaxshi quvvatga ega va nisbatan past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega (taxminan 7,3 Vt/mK). Shu bilan birga, elektrokimyoviy oksidlanish jarayonida oksidi plyonkasi avtomatik ravishda alyuminiy atomlari bilan bog'langanligi sababli, ikki material orasidagi issiqlik qarshiligi pasayadi va u ham ma'lum strukturaviy kuchga ega bo'ladi.
Shu bilan birga, tadqiqotchilar nano-keramikani mis qoplamali bilan birlashtirdilar, shuning uchun bu kompozitsion strukturaning umumiy qalinligi juda past darajada yuqori umumiy issiqlik o'tkazuvchanligiga ega (taxminan 115 Vt/mK). Shuning uchun, bu material CSP qadoqlash ehtiyojlari uchun juda mos keladi.
Xulosa
Dizaynerlar tegishli CSP qadoqlash materiallarini o'rganishni va topishni davom ettirganda, ular ko'pincha ularning ehtiyojlari mavjud texnologiyadan oshib ketganini topadilar. Issiqlik tarqalish muammosi nano-keramika texnologiyasining paydo bo'lishiga olib keldi. Bu nano-material dielektrik qatlami an'anaviy MCPCB va AlN keramika orasidagi bo'shliqni to'ldirishi mumkin. Dizaynerlarni yanada ixcham, toza va samarali yorug'lik manbalarini joriy etishga ko'maklashish uchun.
