راه حل های خنک کننده بسته مقیاس تراشه

     بسته بندی CSP (بسته بندی مقیاس تراشه) به فناوری بسته بندی اطلاق می شود که در آن اندازه خود بسته از 20 درصد اندازه خود تراشه تجاوز نمی کند. به منظور دستیابی به این هدف، سازندگان LED تا حد امکان سازه های غیر ضروری مانند استفاده از LED های استاندارد پرقدرت، حذف بسترهای اتلاف حرارت سرامیکی و سیم های اتصال، متالیز کردن قطب های P و N و پوشش مستقیم لایه های فلورسنت بالای LED ها را کاهش می دهند.

چالش حرارتی:    

بسته CSP طوری طراحی شده است که مستقیماً از طریق قطب های P و N متالیز شده به برد مدار چاپی (PCB) جوش داده شود. از یک جهت، واقعاً چیز خوبی است. این طراحی مقاومت حرارتی بین بستر LED و PCB را کاهش می دهد.

با این حال، از آنجایی که بسته CSP، بستر سرامیکی را به عنوان یک هیت سینک حذف می کند، گرما مستقیماً از بستر LED به PCB منتقل می شود، که تبدیل به یک منبع حرارتی نقطه قوی می شود. در این زمان، چالش اتلاف گرما برای CSP از "سطح I (سطح زیرلایه LED)" به "سطح II (سطح کل ماژول)" تغییر کرده است.

از آزمایش‌های شبیه‌سازی تابش حرارتی در شکل‌های 1 و 2، می‌توان دریافت که به دلیل ساختار بسته‌بندی CSP، شار حرارتی تنها از طریق اتصال لحیم کاری با ناحیه کوچکی منتقل می‌شود و بیشتر گرما در مرکز متمرکز می‌شود. که باعث کاهش طول عمر، کاهش کیفیت نور و حتی خرابی LED می شود.

مدل خنک کننده ایده آل MCPCB:

ساختار اکثر MCPCB: سطح فلز با یک لایه پوشش مسی حدود 30 میکرون اندود شده است. در همان زمان، سطح فلز نیز با یک لایه متوسط ​​رزین حاوی ذرات سرامیکی رسانای گرما پوشانده شده است. با این حال، تعداد زیاد ذرات سرامیکی رسانای حرارتی بر عملکرد و قابلیت اطمینان کل MCPCB تأثیر می گذارد.

    محققان دریافتند که یک فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی (ECO) می‌تواند لایه‌ای از سرامیک آلومینا (Al2O3) با ده‌ها میکرون روی سطح آلومینیوم تولید کند. در عین حال، این سرامیک آلومینا دارای استحکام خوب و هدایت حرارتی نسبتاً کم (حدود 7.3 w / MK) است. با این حال، از آنجا که فیلم اکسید به طور خودکار با اتم های آلومینیوم در فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی پیوند می خورد، مقاومت حرارتی بین دو ماده کاهش می یابد و همچنین دارای استحکام ساختاری خاصی است.

در همان زمان، محققان نانو سرامیک ها را با پوشش مس ترکیب کردند تا ضخامت کلی ساختار کامپوزیت دارای رسانایی حرارتی کل بالایی (حدود 115 وات / MK) در سطح بسیار پایین باشد. بنابراین این ماده برای بسته بندی CSP بسیار مناسب است.

مشکل حرارتی بسته بندی CSP منجر به تولد فناوری نانو سرامیک می شود. این لایه دی الکتریک مواد نانو می تواند شکاف بین MCPCB سنتی و سرامیک AlN را پر کند. به طوری که طراحان را به راه اندازی منابع نوری کوچک تر، تمیز و کارآمد تر تشویق کند.