CSP 열 문제를 해결하는 방법

CSP(Chip Scale Package) 패키징은 패키지 자체의 크기가 칩 자체 크기의 20%를 넘지 않는 패키징 기술을 말한다. 이 목표를 달성하기 위해 LED 제조업체는 표준 고전력 LED 사용, 세라믹 방열 기판 및 연결 와이어 제거, P 및 N 극 금속화, LED 위의 형광층 직접 덮기 등 불필요한 구조를 최대한 줄입니다.

열 문제:

CSP 패키지는 금속화된 P 및 N 극을 통해 인쇄 회로 기판(PCB)에 직접 용접되도록 설계되었습니다. 어떻게 보면 참으로 좋은 일입니다. 이 디자인은 LED 기판과 PCB 사이의 열 저항을 줄입니다.

그러나 CSP 패키지는 방열판인 세라믹 기판을 제거하기 때문에 LED 기판에서 PCB로 직접 열이 전달되어 장점이 되는 열원이 된다. 이때, CSP에 대한 방열 도전은&'레벨 I(LED 기판 레벨)&'에서 변경되었습니다.&'레벨 II(전체 모듈 수준)&'로.

그림 1과 그림 2의 방열 시뮬레이션 실험에서 CSP 패키징의 구조로 인해 열유속은 작은 면적의 솔더 조인트를 통해서만 전달되고 대부분의 열이 중앙에 집중되어 있음을 알 수 있습니다. , 수명이 단축되고 조명 품질이 저하되며 LED 오류가 발생할 수도 있습니다.

MCPCB의 이상적인 방열 모델:

대부분의 MCPCB의 구조: 금속 표면은 약 30미크론의 구리 코팅층으로 도금됩니다. 동시에 금속 표면도 열전도성 세라믹 입자를 포함하는 수지 매체층으로 덮여 있습니다. 그러나 열전도성 세라믹 입자가 너무 많으면 전체 MCPCB의 성능과 신뢰성에 영향을 미칩니다.

연구원들은 전기화학적 산화 공정(ECO)이 알루미늄 표면에 수십 미크론의 알루미나 세라믹(Al2O3) 층을 생성할 수 있음을 발견했습니다. 동시에 이 알루미나 세라믹은 강도가 좋고 열전도율이 상대적으로 낮습니다(약 7.3 w/MK). 그러나 산화피막은 전기화학적 산화과정에서 알루미늄 원자와 자동적으로 결합되기 때문에 두 물질 사이의 열저항이 감소하고 일정한 구조적 강도를 갖는다.

동시에 연구원들은 나노 세라믹과 구리 코팅을 결합하여 복합 구조의 전체 두께가 매우 낮은 수준에서 높은 총 열전도율(약 115W/MK)을 갖도록 했습니다. 따라서 이 재료는 CSP 포장에 매우 적합합니다.

CSP 패키징의 방열 문제는 나노 세라믹 기술의 탄생으로 이어집니다. 이 나노 물질 유전층은 기존 MCPCB와 AlN 세라믹 사이의 간격을 채울 수 있습니다. 그래서 디자이너들이 더 소형화되고 깨끗하고 효율적인 광원을 출시하도록 장려합니다.