giải pháp làm mát gói quy mô chip
Đóng gói CSP (gói quy mô chip) đề cập đến công nghệ đóng gói trong đó kích thước của bản thân gói không vượt quá 20 phần trăm kích thước của chính chip. Để đạt được mục tiêu này, các nhà sản xuất đèn LED càng hạn chế tối đa các cấu trúc không cần thiết, chẳng hạn như sử dụng đèn LED công suất cao tiêu chuẩn, loại bỏ chất nền tản nhiệt bằng gốm và dây kết nối, mạ kim loại các cực P và N và phủ trực tiếp các lớp huỳnh quang phía trên đèn LED.
Thách thức về nhiệt:
Gói CSP được thiết kế để hàn trực tiếp vào bảng mạch in (PCB) thông qua các cực P và N được mạ kim loại. Theo một cách nào đó, nó thực sự là một điều tốt. Thiết kế này làm giảm điện trở nhiệt giữa đế LED và PCB.
Tuy nhiên, vì gói CSP loại bỏ chất nền gốm làm tản nhiệt, nên nhiệt được truyền trực tiếp từ chất nền LED sang PCB, trở thành nguồn nhiệt điểm mạnh. Tại thời điểm này, thách thức tản nhiệt cho CSP đã thay đổi từ "mức I (mức đế LED)" thành "mức II (mức toàn bộ mô-đun)".
Từ các thí nghiệm mô phỏng bức xạ nhiệt trong Hình 1 và Hình 2, có thể thấy rằng do cấu trúc của bao bì CSP, dòng nhiệt chỉ truyền qua mối hàn với diện tích nhỏ và phần lớn nhiệt tập trung ở trung tâm. , sẽ làm giảm tuổi thọ, giảm chất lượng ánh sáng, thậm chí dẫn đến hỏng đèn LED.
Mô hình làm mát lý tưởng của MCPCB:
Cấu tạo của hầu hết MCPCB: bề mặt kim loại được mạ một lớp đồng dày khoảng 30 micron. Đồng thời, bề mặt kim loại cũng được bao phủ bởi một lớp nhựa trung gian có chứa các hạt gốm dẫn nhiệt. Tuy nhiên, quá nhiều hạt gốm dẫn nhiệt sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của toàn bộ MCPCB.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một quá trình oxy hóa điện hóa (ECO) có thể tạo ra một lớp gốm alumin (Al2O3) với hàng chục micron trên bề mặt nhôm. Đồng thời, gốm alumina này có độ bền tốt và độ dẫn nhiệt tương đối thấp (khoảng 7,3 w / MK). Tuy nhiên, do màng oxit được tự động liên kết với các nguyên tử nhôm trong quá trình oxy hóa điện hóa, nên khả năng chịu nhiệt giữa hai vật liệu bị giảm và nó cũng có độ bền cấu trúc nhất định.
Đồng thời, các nhà nghiên cứu đã kết hợp gốm nano với lớp phủ đồng để làm cho độ dày tổng thể của cấu trúc composite có tổng độ dẫn nhiệt cao (khoảng 115W/MK) ở mức rất thấp. Do đó, vật liệu này rất phù hợp cho bao bì CSP.
Vấn đề nhiệt của bao bì CSP dẫn đến sự ra đời của công nghệ gốm sứ nano. Lớp điện môi vật liệu nano này có thể lấp đầy khoảng cách giữa MCPCB truyền thống và AlN Ceramics. Để thúc đẩy các nhà thiết kế tung ra các nguồn ánh sáng thu nhỏ, sạch và hiệu quả hơn.
