Hvað er CSP?
CSP (flísarpakki) umbúðir vísa til umbúðatækni þar sem rúmmál pakkans sjálft fer ekki yfir 20% af stærð flísarinnar sjálfrar (næsta kynslóð tækni er umbúðir á undirlagi og pakkningastærðin er sama og flísarinnar). Til að ná þessu markmiði draga LED framleiðendur úr óþarfa mannvirki eins mikið og mögulegt er, svo sem að nota staðlaða hágæða LED, fjarlægja keramik hitaleiðni og tengja víra, málma P og N staura og hylja blómstrandi lag beint fyrir ofan LED .
Samkvæmt tölfræði Yole Développement munu CSP umbúðir standa fyrir 34% af stórum afl LED markaðnum árið 2020.
Hvers vegna standa CSP pakkar frammi fyrir áskorunum um hitaleiðni?
CSP pakkinn er hannaður til að lóða beint á prentplötu (PCB) í gegnum málmgerða P og N stöng. Að einu leyti er það vissulega af hinu góða. Þessi hönnun dregur úr hitaþolinu milli LED undirlagsins og PCB.
Hins vegar, vegna þess að CSP pakkinn fjarlægir keramik hvarfefni sem hitaskáp, gerir þetta hitaflutning beint frá LED undirlaginu til PCB borðsins og verður þannig að sterkum hitagjafa. Á þessum tíma hefur hitaleiðni fyrir CSP breyst úr" stigi eitt (LED undirlagsstig)" að" stig tvö (allt einingastigið)" ;.
Til að bregðast við þessum aðstæðum fóru einingarhönnuðir að nota málmhúðuð prentplötur (MCPCB) til að takast á við CSP umbúðir.
Mynd 1. Hitageislalíkan af 1x1 mm CSP LED á 0,635 mm AlN keramik hvarfefni (170 W/mK)
Það má sjá af myndum 1 og 2 að vísindamennirnir gerðu fjölda hitageislunarhermunarprófa á MCPCB og álnitríði (AlN) keramik. Vegna uppbyggingar CSP pakkans er hitastraumurinn aðeins fluttur í gegnum litlu lóðmálmur. , Mest af hitanum er einbeitt í miðhlutanum, sem mun leiða til minnkaðs líftíma, minnkaðra ljósgæða og jafnvel LED bilunar.
Tilvalið hitaleiðni fyrir MCPCB
Venjulega er uppbygging flestra MCPCBs: málmyfirborðið er málað með lag af kopar á yfirborðinu um 30 míkron. Á sama tíma er málmyfirborðið þakið plastefni miðlungs lagi sem inniheldur hitaleiðandi keramikagnir. Hins vegar munu of margar hitaleiðandi keramikagnir hafa áhrif á afköst og áreiðanleika alls MCPCB.
Á sama tíma, fyrir hitaleiðandi miðlungs lagið, er alltaf skipt á milli afkasta og áreiðanleika.
Samkvæmt greiningu rannsakandans &, til að ná betri hitaleiðni, þarf MCPCB að draga úr þykkt dielectric lagsins. Þar sem varmaþolið (R) er jafnt þykktinni (L) deilt með hitaleiðni (k) (R=L/(kA)) og hitaleiðni er aðeins ákvörðuð með eiginleikum miðilsins, þá er þykktin eina breytan.
Hins vegar er ekki hægt að minnka þykkt dielectric lagsins endalaust vegna takmarkana á framleiðsluferli og líftíma, þannig að vísindamenn þurfa nýtt efni til að leysa þetta vandamál.
Hvernig getur nanó-keramik orðið besta lausnin fyrir MCPCB?
Vísindamenn hafa komist að því að rafefnafræðilegt oxunarferli (ECO) getur framleitt lag af súráls keramik (Al2O3) sem er tugir míkron á yfirborði ál. Á sama tíma hefur þessi súráls keramik góðan styrk og tiltölulega lága hitaleiðni (u.þ.b. 7,3 W/mK). Hins vegar, þar sem oxíðfilminn tengist sjálfkrafa álatómum meðan á rafefnafræðilegu oxunarferlinu stendur, minnkar hitauppstreymi viðnámsefnisins á milli efnanna og hefur einnig ákveðinn uppbyggingarstyrk.
Á sama tíma sameinuðu vísindamennirnir nanó-keramik með koparklæddu þannig að heildarþykkt þessa samsettrar uppbyggingar hefur mikla heildar hitaleiðni (u.þ.b. 115W/mK) á mjög lágu stigi. Þess vegna er þetta efni mjög hentugt fyrir þarfir CSP umbúða.
Að lokum
Þegar hönnuðir halda áfram að kanna og finna viðeigandi CSP umbúðir, þá finna þeir oft að þarfir þeirra hafa farið fram úr núverandi tækni. Hitaleiðni vandamálið hefur leitt til fæðingar nanó-keramik tækni. Þetta nanó efni dísel raflag getur fyllt bilið milli hefðbundinnar MCPCB og AlN keramik. Til að stuðla að því að hönnuðir kynni fyrir sig þéttari, hreinari og skilvirkari ljósgjafa.
