soluciones de enfriamiento de paquetes a escala de chips
El empaque CSP (paquete a escala de chip) se refiere a una tecnología de empaque en la que el tamaño del paquete en sí no supera el 20 por ciento del tamaño del chip en sí. Para lograr este objetivo, los fabricantes de LED reducen al máximo las estructuras innecesarias, como el uso de LED estándar de alta potencia, la eliminación de sustratos cerámicos de disipación de calor y los cables de conexión, la metalización de los polos P y N y el recubrimiento directo de capas fluorescentes sobre los LED.
Desafío térmico:
El paquete CSP está diseñado para soldarse directamente a la placa de circuito impreso (PCB) a través de los polos P y N metalizados. En cierto modo, es de hecho algo bueno. Este diseño reduce la resistencia térmica entre el sustrato LED y la PCB.
Sin embargo, dado que el paquete CSP elimina el sustrato cerámico como disipador de calor, el calor se transfiere directamente del sustrato LED a la PCB, que se convierte en una fuente de calor de punto fuerte. En este momento, el desafío de disipación de calor para CSP ha cambiado del "nivel I (nivel de sustrato LED)" al "nivel II (nivel de módulo completo)".
De los experimentos de simulación de radiación térmica en las Figuras 1 y 2, se puede ver que debido a la estructura del empaque CSP, el flujo de calor solo se transmite a través de la junta de soldadura con un área pequeña, y la mayor parte del calor se concentra en el centro , lo que reducirá la vida útil, reducirá la calidad de la luz e incluso provocará la falla del LED.
Modelo de refrigeración ideal de MCPCB:
La estructura de la mayoría de los MCPCB: la superficie metálica está recubierta con una capa de recubrimiento de cobre de unas 30 micras. Al mismo tiempo, la superficie metálica también se cubre con una capa media de resina que contiene partículas cerámicas conductoras de calor. Sin embargo, demasiadas partículas de cerámica termoconductoras afectarán el rendimiento y la confiabilidad de todo el MCPCB.
Los investigadores descubrieron que un proceso de oxidación electroquímica (ECO) puede producir una capa de cerámica de alúmina (Al2O3) con decenas de micrones en la superficie de aluminio. Al mismo tiempo, esta cerámica de alúmina tiene buena resistencia y una conductividad térmica relativamente baja (alrededor de 7,3 w/MK). Sin embargo, debido a que la película de óxido se une automáticamente con átomos de aluminio en el proceso de oxidación electroquímica, la resistencia térmica entre los dos materiales se reduce y también tiene cierta resistencia estructural.
Al mismo tiempo, los investigadores combinaron nanocerámicas con revestimiento de cobre para hacer que el grosor total de la estructura compuesta tuviera una conductividad térmica total alta (alrededor de 115 W/MK) a un nivel muy bajo. Por lo tanto, este material es muy adecuado para el envasado de CSP.
El problema térmico de los envases de CSP conduce al nacimiento de la tecnología nanocerámica. Esta capa dieléctrica de nanomaterial puede llenar el vacío entre el MCPCB tradicional y la cerámica AlN. Para promover que los diseñadores lancen fuentes de luz más miniaturizadas, limpias y eficientes.
