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如何led灯珠88个是多少瓦解决CSP封装的散热难题?

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甚么是CSP?

CSP(chip scale package)封装是指一种封装自身的体积巨细不跨越芯片自身巨细的20%的封装技能(下一代技能为衬底级别封装,其封装巨细与芯片短脚led灯珠不异)。为了告竣这一目的,LED制造商尽可能的削减没必要要的布局,好比接纳尺度高功率LED、去除了陶瓷散热基板以及毗连线、金属化P以及N极以及直接在LED上方笼罩荧光层。

按照Yole Développement 统计,CSP封装将在2020年占到高功率LED市场的34%。

为何CSP封装面对散热挑战?

CSP封装被设计成经由过程金属化的P以及N极直接焊接在印刷电路板(PCB)上。在某一方面来看简直是一件功德,这类设计削减了LED基底以及PCB之间的热阻。

可是,因为CSP封装移除了了作为散热器件的陶瓷基板,这使患上热量直接从LED基底通报到PCB板从而酿成了强烈的点热源。这时候,对于于CSP的散热挑战从“一级(LED基底层面)”改变成为了“二级(整个模块层面)”。

针对于于这类环境,模块的设计者最先使用金属笼罩印刷电路板(MCPCB)来应答CSP封装。

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图一单个led灯珠、1x1 妹妹 CSP LED 在0.635 妹妹 AlN 陶瓷基板(170 W/mK)上的热辐射模子

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从图一、 2中可以看出 ,研究职员针对于MCPCB以及氮化铝(AlN)陶瓷举行了一系列的热辐射模仿实验,因为CSP封装的布局,热通量仅仅经由过程面积很小的焊点通报,年夜部门热量均集中在中央部位,这会致使使用寿命削减,光质量降低,甚至LED掉效。

MCPCB的抱负散热模子

凡是年夜大都的MCPCB的布局:金属外貌镀上一层约莫30微米的外貌覆铜。同时,这个金属外貌另有一层含有导热陶瓷颗粒的树脂介质层笼罩。可是过量的导热陶瓷颗粒会影响整个MCPCB的机能以及靠得住性。

同时,对于于导热介质层,老是存在机能与靠得住性之间的衡量。

按照研究职员的阐发,为了更好的散热效果,MCPCB需要降低介质层的厚度。因为热阻(R)等于厚度(L)除了以热传导率(k)(R= L/(kA)),而热传导率只由介质的自己属性决议,是以厚度是独一的变量。

可是因为介质层由于出产工艺的限定以及使用寿命的思量没法无穷制的削减厚度,是以研究职员需要一种新的质料来解决这个问题。

纳米陶瓷怎样酿成MCPCB的最好方案?

研究职员发明一种电化学氧化历程(ECO)可以在铝外貌上天生一层几十微米的氧化铝陶瓷(Al2O3),同时这类氧化铝陶瓷拥有精良的强度以及相对于较低的热传导率(约莫7.3 W/mK)。可是因为氧化膜在电化学氧化历程中主动与铝原子键合,从而降低了两种质料之间的热阻,并且还拥有必然的布局强度。

同时,研究职员将纳米陶瓷与覆铜联合,让这类复合布局的总体厚度在很是低的环境下还拥有较高的总热传导率(约莫115W/mK)。是以,这类质料很合适CSP封装的需求。

结论

当设计者继承摸索寻觅适合CSP封装的质料时,每每发明他们的需求已经经跨越了现有技能。散热问题致使纳米陶瓷技能的催生,这类纳米质料介质层可以或许弥补传统MCPCB与AlN陶瓷的空地。从而鞭策设计者推出越发小型化,清洁高效的光源。


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