سی ایس پی کیا ہے؟
سی ایس پی (چپ اسکیل پیکیج) پیکیجنگ سے مراد ایک پیکیجنگ ٹیکنالوجی ہے جس میں پیکیج کا حجم خود چپ کے سائز کے 20 فیصد سے زیادہ نہیں ہوتا ہے (اگلی نسل کی ٹیکنالوجی سبسٹریٹ لیول پیکیجنگ ہے ، اور پیکیج کا سائز ہے چپ کی طرح)۔ اس مقصد کو حاصل کرنے کے لیے ، ایل ای ڈی مینوفیکچررز غیر ضروری ڈھانچے کو جتنا ممکن ہو کم کرتے ہیں ، جیسے معیاری ہائی پاور ایل ای ڈی کا استعمال ، سیرامک ہیٹ ڈسپیشن سبسٹریٹس کو ہٹانا اور تاروں کو جوڑنا ، پی اور این پولس کو دھاتی بنانا ، اور فلوروسینٹ لیئر کو براہ راست ایل ای ڈی کے اوپر ڈھانپنا۔ .
یول ڈویلپمنٹ کے اعدادوشمار کے مطابق ، سی ایس پی پیکیجنگ 2020 میں ہائی پاور ایل ای ڈی مارکیٹ کا 34 فیصد حصہ لے گی۔
سی ایس پی پیکیجز کو گرمی کی کھپت کے چیلنجوں کا سامنا کیوں کرنا پڑتا ہے؟
سی ایس پی پیکیج کو ڈیزائن کیا گیا ہے کہ دھاتی پی اور این پولس کے ذریعے پرنٹڈ سرکٹ بورڈ (پی سی بی) پر براہ راست سولڈر کیا جائے۔ ایک لحاظ سے ، یہ واقعی ایک اچھی چیز ہے۔ یہ ڈیزائن ایل ای ڈی سبسٹریٹ اور پی سی بی کے درمیان تھرمل مزاحمت کو کم کرتا ہے۔
تاہم ، چونکہ سی ایس پی پیکیج سیرامک سبسٹریٹ کو ہیٹ سنک کے طور پر ہٹاتا ہے ، اس سے گرمی کی منتقلی براہ راست ایل ای ڈی سبسٹریٹ سے پی سی بی بورڈ میں ہوجاتی ہے اور اس طرح گرمی کا ایک مضبوط نقطہ بن جاتا ہے۔ اس وقت ، CSP کے لیے گرمی کی کھپت کا چیلنج"؛ لیول ون (ایل ای ڈی سبسٹریٹ لیول)" سے تبدیل ہو گیا ہے۔" level لیول ٹو (پورے ماڈیول لیول)".
اس صورت حال کے جواب میں ، ماڈیول ڈیزائنرز نے CSP پیکیجنگ سے نمٹنے کے لیے دھات سے ڈھکے پرنٹڈ سرکٹ بورڈز (MCPCB) کا استعمال شروع کیا۔
شکل 1. 1x1 ملی میٹر CSP کا تھرمل تابکاری ماڈل 0.635 ملی میٹر AlN سیرامک سبسٹریٹ (170 W/mK) پر
یہ اعداد و شمار 1 اور 2 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ محققین نے MCPCB اور ایلومینیم نائٹرائڈ (AlN) سیرامکس پر ہیٹ ریڈی ایشن سمولیشن ٹیسٹ کا ایک سلسلہ کیا۔ سی ایس پی پیکیج کی ساخت کی وجہ سے ، گرمی کا بہاؤ صرف چھوٹے سولڈر جوڑوں کے ذریعے منتقل ہوتا ہے۔ ، زیادہ تر گرمی مرکزی حصے میں مرکوز ہے ، جو سروس کی زندگی کو کم کرنے ، روشنی کے معیار کو کم کرنے ، اور یہاں تک کہ ایل ای ڈی کی ناکامی کا باعث بنے گی۔
MCPCB کے لیے گرمی کی کھپت کا مثالی ماڈل۔
عام طور پر زیادہ تر MCPCBs کی ساخت: دھات کی سطح کو تقریبا copper 30 مائکرون کی سطح پر تانبے کی ایک پرت سے چڑھایا جاتا ہے۔ ایک ہی وقت میں ، دھات کی سطح ایک رال درمیانی پرت سے ڈھکی ہوئی ہے جس میں تھرمل کنڈکٹو سیرامک ذرات ہوتے ہیں۔ تاہم ، بہت زیادہ تھرمل کنڈکٹو سیرامک پارٹیکلز پورے ایم سی پی سی بی کی کارکردگی اور وشوسنییتا کو متاثر کریں گے۔
ایک ہی وقت میں ، تھرمل کنڈکٹیو میڈیم لیئر کے لیے ، کارکردگی اور وشوسنییتا کے درمیان ہمیشہ تجارت ہوتی ہے۔
محقق' کے تجزیے کے مطابق ، بہتر گرمی کی کھپت کو حاصل کرنے کے لیے ، MCPCB کو ڈائی الیکٹرک پرت کی موٹائی کو کم کرنے کی ضرورت ہے۔ چونکہ تھرمل ریسسٹنس (R) موٹائی (L) کے برابر ہے جو تھرمل چالکتا (K) (R=L/(kA)) سے تقسیم ہوتی ہے ، اور تھرمل چالکتا صرف میڈیم کی خصوصیات سے متعین ہوتی ہے ، موٹائی ہے واحد متغیر.
تاہم ، ڈائی الیکٹرک پرت کی موٹائی پیداوار کے عمل کی حدود اور سروس لائف کے خیالات کی وجہ سے غیر معینہ مدت تک کم نہیں کی جاسکتی ، لہذا محققین کو اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے ایک نئے مواد کی ضرورت ہے۔
ایم سی پی سی بی کے لیے نینو سیرامکس بہترین حل کیسے بن سکتا ہے؟
محققین نے پایا ہے کہ ایک الیکٹرو کیمیکل آکسیکرن عمل (ECO) ایلومینیم کی سطح پر دسیوں مائکرون کی ایلومینا سیرامک (Al2O3) کی ایک پرت پیدا کرسکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں ، یہ ایلومینا سیرامک اچھی طاقت اور نسبتا کم تھرمل چالکتا (تقریبا 7.3 W/mK) ہے۔ تاہم ، چونکہ آکسائڈ فلم الیکٹرو کیمیکل آکسیکرن کے عمل کے دوران خود بخود ایلومینیم ایٹموں کے ساتھ جڑ جاتی ہے ، اس لیے دونوں مواد کے درمیان تھرمل مزاحمت کم ہو جاتی ہے ، اور اس کی ایک خاص ساختی طاقت بھی ہوتی ہے۔
ایک ہی وقت میں ، محققین نے نینو سیرامکس کو تانبے کی چادر سے جوڑا تاکہ اس جامع ڈھانچے کی مجموعی موٹائی انتہائی کم تھرمل چالکتا (تقریبا 11 115W/mK) ہے۔ لہذا ، یہ مواد CSP پیکیجنگ کی ضروریات کے لیے بہت موزوں ہے۔
آخر میں
جب ڈیزائنرز مناسب سی ایس پی پیکیجنگ مواد کی تلاش اور تلاش جاری رکھتے ہیں ، تو وہ اکثر یہ محسوس کرتے ہیں کہ ان کی ضروریات موجودہ ٹیکنالوجی سے تجاوز کر گئی ہیں۔ گرمی کی کھپت کا مسئلہ نینو سیرامک ٹیکنالوجی کی پیدائش کا باعث بنا ہے۔ یہ نینو میٹریل ڈائی الیکٹرک پرت روایتی MCPCB اور AlN سیرامکس کے درمیان خلا کو پُر کر سکتی ہے۔ تاکہ زیادہ کمپیکٹ ، صاف اور موثر روشنی کے ذرائع متعارف کرانے کے لیے ڈیزائنرز کو فروغ دیا جائے۔
