solutions de refroidissement de boîtiers à l'échelle de la puce
L'emballage CSP (chip scale package) fait référence à une technologie d'emballage dans laquelle la taille de l'emballage lui-même ne dépasse pas 20 % de la taille de la puce elle-même. Afin d'atteindre cet objectif, les fabricants de LED réduisent autant que possible les structures inutiles, telles que l'utilisation de LED haute puissance standard, la suppression des substrats de dissipation thermique en céramique et des fils de connexion, la métallisation des pôles P et N et le recouvrement direct des couches fluorescentes au-dessus des LED.
Défi thermique :
Le boîtier CSP est conçu pour être directement soudé à la carte de circuit imprimé (PCB) via des pôles P et N métallisés. Dans un sens, c'est effectivement une bonne chose. Cette conception réduit la résistance thermique entre le substrat LED et le PCB.
Cependant, étant donné que le boîtier CSP supprime le substrat céramique en tant que dissipateur thermique, la chaleur est transférée directement du substrat LED au PCB, qui devient une source de chaleur ponctuelle forte. À l'heure actuelle, le défi de dissipation thermique pour CSP est passé du "niveau I (niveau du substrat LED)" au "niveau II (niveau du module entier)".
D'après les expériences de simulation de rayonnement thermique des figures 1 et 2, on peut voir qu'en raison de la structure de l'emballage CSP, le flux de chaleur n'est transmis qu'à travers le joint de soudure avec une petite surface, et la majeure partie de la chaleur est concentrée au centre , ce qui réduira la durée de vie, réduira la qualité de la lumière et entraînera même une défaillance des LED.
Modèle de refroidissement idéal de MCPCB :
La structure de la plupart des MCPCB : la surface métallique est recouverte d'une couche de revêtement de cuivre d'environ 30 microns. Dans le même temps, la surface métallique est également recouverte d'une couche de milieu de résine contenant des particules de céramique thermoconductrices. Cependant, trop de particules céramiques thermoconductrices affecteront les performances et la fiabilité de l'ensemble du MCPCB.
Les chercheurs ont découvert qu'un processus d'oxydation électrochimique (ECO) peut produire une couche de céramique d'alumine (Al2O3) avec des dizaines de microns sur la surface de l'aluminium. Dans le même temps, cette céramique d'alumine a une bonne résistance et une conductivité thermique relativement faible (environ 7,3 w / MK). Cependant, comme le film d'oxyde est automatiquement lié aux atomes d'aluminium lors du processus d'oxydation électrochimique, la résistance thermique entre les deux matériaux est réduite et il a également une certaine résistance structurelle.
Dans le même temps, les chercheurs ont combiné la nanocéramique avec un revêtement de cuivre pour que l'épaisseur globale de la structure composite ait une conductivité thermique totale élevée (environ 115W/MK) à un niveau très bas. Par conséquent, ce matériau est très approprié pour les emballages CSP.
Le problème thermique des emballages CSP conduit à la naissance de la technologie nanocéramique. Cette couche diélectrique en nanomatériau peut combler le vide entre le MCPCB traditionnel et la céramique AlN. Afin d'encourager les designers à lancer des sources lumineuses plus miniaturisées, propres et efficaces.
