что такое csp чип
Новые LED с чипом csp в ПТФ + Philips Crystal Vision в ближний
Вдоволь наигравшись с красивым белым светом в 6000к решил все-таки перейти на лампы с более приятным глазам свечением в 4300к. Об всех моих экспериментах с лампами можно почитать здесь, здесь и здесь.
Ко всему прочему одна из ранее установленных в ПТФ LED ламп стала немного мерцать, а это значит, что жить ей осталось не долго. Продержались в итоге китайские лампочки практически 7 месяцев или почти 6000 км ежедневного использования. Много это или нет сказать не могу, здесь наверное больше работает принцип «кому как повезет».
Несмотря на различное устройство ламп хотелось еще и попасть в цвет во всех фарах, что тоже задача не их простых, т.к. очень часто производители пишут одну температуру свечения, а по факту мы имеем нечто совершенно иное.
После долгих поисков и сравнений в ближний свет фар выбрал Philips Crystal Vision H7 (12972CVSM). Да, я прекрасно знаю, что лампы с синим оттенком скверно светят в дождливую погоду, но в остальном они оказались не хуже Philips Racing Vision, установленных мною ранее (которые сейчас перебрались в дальний).
Плюс ко всему в комплекте так же идут галогеновые габаритные лампочки с цоколем w5w, что тоже не может не радовать. В итоге их тоже заменил, а ранее установленные Philips Vision led t10 6000k перебрались в подсветку номера, где оказались очень даже к месту.
В ПТФ же на этот раз решил попробовать LED лампы с чипом CSP, который больше подходят для рефлекторной оптики с такой же температурой свечения, что и головные лампы — 4300k.
В итоге могу с уверенностью сказать, что эти лампы действительно намного лучше для ПТФ Cerato, линия СГТ четкая, а освещение так и вообще лучше всяких похвал.
Заменив все лампы я в итоге получил то, что и хотел, свет стал намного приятнее глазам, а его температура практически одинакова во всех фарах. LED в ПТФ никого не слепит, да и используется он по большей мере днем в качестве ДХО.
какие светодиодные лампы головного света лучше выбрать?
Большая делема для многих автолюбителей — это выбор хороших светодиодных ламп для своего автомобиля. Какие светодиодные лампы лучше поставить? Какие LED лампы будут долго служить? Не буду ли я слепить воителей встречных авто?
Это очень правильные и справедливые вопросы! В этой статье мы расскажем Вам об интересных новинках на рынке автомобильных светодиодных ламп и о том, какими приемуществами обладают те или иные модели.
В данном обзоре мы выбрали несколько ламп головного света:
Все эти лампы неплохо зарекомендовали себя на рынке светодиодных ламп головного света! Самое главное, что невозможно выделить какую то модель в особенности! Каждая из них предназначена для решения определенных задач и работает идеально при некоторых условиях!
Все из них, за исключением Optima Light Cobal (светодиоды CREE)(из-за мощного чипа CREE), отлично фокусируются в рефлекторной оптике! Это значит, что при правильной регулировки фар эти лампы не будут слепить водителей встречных авто. Данные модели имеют разные светодиоды, такие как:
Lextar — тайваньская компания Lextar, сосредоточена на выпуске высокотехнологичных светодиодов для автомобильной промышленности с 2008 года. Обладает новейшим оборудованием в области производства LED.
CSP — Корейский чип разработан как аналог PHILIPS luxeon Z-ES. обладают меньшей мощностью чем PHILIPS, но в зависимости от конкретной оптики бывает вполне достаточным для улучшения света. Лампы с такими чипами рекомендуем как правило для установки в ПТФ.
SAMSUNG — Яркие и современные светодиоды обладающие высокой мощностью.
CREE — Данные светодиоды имеют высокую светоотдачу, но рекомендованы к установке только в линзованную оптику, т.к. такой светодиод не будет правильно фокусироваться в рефлекторной оптике.
Нет LED ламп идеально подходящих под каждый автомобиль! Все лампы имеют особенный конструктив. если вы захотите установить в свой автомобиль хорошие светодиодные лампы, то прежде всего проконсультируйтесь со специалистами. А мы в свою очередь постараемся помочь Вам сделать правильный выбор!
Поиск лучшего теплового решения для дизайна модулей CSP
Поиск лучшего теплового решения для дизайна модулей CSP
Радиальное тепло, распространяющееся от точечного источника тепла на медном диске
Светодиоды CSP, последнее воплощение светодиодов с флип-чипом, начали свою жизнь в качестве фоновой подсветки экранов телевизоров. Для этой задачи светодиоды низкой и средней мощности использовались без каких-либо проблем. Поскольку рынок неумолимо продвигается к общему освещению, рейтинг мощности CSP растет. CSP для общего освещения попадают в категорию «большой мощности» (более 1 Вт), а с доступными в настоящее время устройствами мощностью до 3 Вт это вызывает проблемы.
Термин «пакет размером с чип» (chip scale package, CSP) определяется пакетом, не превышающим на 20% сам чип. Для этого производители светодиодов снимают как можно больше лишних элементов. Возьмите стандартный высокомощный упакованный светодиод и снимите керамическую подложку и проволочные связи, непосредственно металлизируйте контакты P и N и покрывайте люминофором, и получите светодиод CSP. Этот метод отлично подходит для производителей светодиодов, поскольку он снижает как материальные, так и производственные затраты. Это также приводит к очень маленькому (часто 1×1 мм) упакованному светодиоду, который может быть плотно установлен на модули печатных плат, помогая создавать меньшие, яркие и более дешевые светильники.
В результате этих преимуществ рынок CSP испытывает устойчивый рост. По оценкам аналитика Yole Développement, к 2020 году CSP будет составлять 34% мощного светодиодного рынка.
Почему CSP создают такую задачу в термо-менеджменте
Однако CSP не без проблем. Небольшие размеры могут представлять проблемы для автоматизированной сборки машинами. Отсутствие линз означает, что необходимо уделять особое внимание управлению пучком света. Но самым важным является термальный вызов, связанный со стремлением к использованию все более мощных CSP.
CSP предназначены для пайки непосредственно на печатную плату с использованием металлизированных контактов P и N. Это уменьшает тепловое сопротивление между светодиодной матрицей и печатной платой, что, с одной стороны, является позитивным фактором. Однако отсутствие керамической подложки, которая действует как рассеиватель тепла между матрицей и платой в традиционном упакованном светодиоде, означает передачу тепла от матрицы к печатной плате аналогично точечному источнику тепла. Термо-менеджмент, фактически, был перенесен с «уровня один» (уровень упаковки светодиодной матрицы) на «Уровень два» (уровень модуля). Это означает, что дизайнеры модулей и светильников должны быть предельно осторожны, чтобы гарантировать, что светодиоды CSP получат достаточное охлаждение. Для удовлетворения этих требований используются металлические кожухи (MCPCB) с алюминиевой или медной основой.
Ценой невозможности эффективного отвода тепла может быть сокращение срока службы, плохое качество света, колебания цвета и, в конечном счете, катастрофический отказ светодиода.
При отсутствии подложки у светодиодов CSP, обязанностью отводить тепло передается плате MCPCB, чтобы поддерживать температуру светодиодного перехода в пределах рекомендованных производителем. Эта проблема становится еще сложнее, поскольку размеры светодиодов CSP уменьшаются, повышаются номинальные мощности, а разработчик модулей все больше и больше CSP устанавливают во все более массивные / крупные сборки – в таких условиях MCPCB приходится полностью отрабатывать свои деньги.
Чтобы лучше понять масштаб этой проблемы, нужно глубже разобрать этот момент.
Рисунок 1: Термическая модель теплового потока, выходящего из светодиода CSP 1×1 мм, через подложку AlN 0,635 мм (170 Вт / мК) к теплоотводу, что иллюстрирует рассеивание, которое происходит, эффективно уменьшая тепловое сопротивление
Рисунок 2: Тепловой поток, распространяющегося от точечного источника тепла через медный диск, имеющее размеры медной области основного контакта на MCPCB
Рисунок 3: Упрощенная имитация светодиода CSP на MCPCB, показывающая, что медная основа 60 мкм не способна распределять тепло горизонтально на любое значительное расстоянии. Близкое сходство теплового потока с рисунком 1 следует ожидать, когда подложка представляет собой высокопроизводительный MCPCB, имеющий общую теплопроводность свыше 150 Вт / мК
Оценка расчетов
При расчете теплового потока в конструкциях CSP важна первичность осевой проводимости:
Во-первых, стоит учитывать, что в большинстве конструкций светодиодных плат CSP эффективность осевой теплопроводности имеет тенденцию играть более важную роль, чем эффективность боковой теплопроводности. В этом контексте осевая теплопроводность представляет собой ось z, то есть через толщину MCPCB, в то время как боковая или радиальная теплопроводность находится в плоскости по оси x / y и встречается преимущественно с медными соединениями MCPCB.
Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим стандартный светодиод CSP, припаянный к медному контурному слою толщиной около 50 мкм и диаметром 35 мм, который, в свою очередь, находится на диэлектрике, а затем на алюминиевом радиаторе. В зависимости от класса платы теплопроводность диэлектрика обычно будет составлять от около 3 до 10 Вт / мК и от 10 до 50 мкм. Это означает, что осевой тепловой импеданс будет находиться в пределах от 0,16 до 0,01 ° C ∙ см2 / Вт. То есть для плиты диэлектрика, имеющей 10 мм в толщину, каждый ватт теплового потока не пройдет мгновенно, а приведет к расчетной разности температур (0,16-0,01 ° С) между двумя гранями.
На практике для оптимального охлаждения светодиодов CSP необходимо сбалансировать осевую и радиальную проводимость. Если медная область чрезмерно уменьшена, слишком много приходится на осевую проводимость, поэтому тепловое сопротивление поднимается. Это означает, что плотная упаковка светодиодов CSP может привести к тепловому дисбалансу по площади массива. И наоборот, чрезмерное увеличение площади меди очень мало меняет ситуацию, поскольку из-за высокой термостойкости в горизонтальной плоскости, препятствующей распространению тепла на какое-либо значительное расстояние.
Часто предполагается, что определение толстого слоя меди на MCPCB будет распространять тепло по всему периметру, уменьшая плотность потока и позволяя легко удалять тепло через диэлектрик со средним термическим сопротивлением. Хотя это верно в определенной степени, только самые лучшие MCPCB имеют достаточно низкое тепловое сопротивление для размещения светодиодов CSP высокой мощности. Благодаря этим продуктам увеличение толщины меди не меняет оптимальную площадь меди (диаметром около 3,5 мм), поскольку теплопроводность в плоскости даже около 105 мкм (3 унции) толщины плоскости меди при достойном уровне качества MCPCB мало по сравнению с проводимостью диэлектрика по оси z. Существует также ограничение того, что медные дорожки под светодиодом CSP должны иметь зазор около 200 мкм, а это становится обеспечить все труднее, поскольку толщина меди увеличивается.
При любом тепловом анализе светодиодных структур следует помнить, что тепловой путь между светодиодом и радиатором не является сплошным куском однородного материала. Обычно он содержит сложный набор материалов, таких как упаковка светодиода, паяное соединение, монтажная плата, материал с тепловым интерфейсом, разбрасыватель тепла и многое другое. Каждая из этих структур будет иметь радикально разные размеры, теплопроводность и удельную теплоемкость, с различными сопротивлениями соединяющихся частей между всеми различными слоями. Из них сопротивление соединений часто является самым критичным и одним из самых сложных для моделирования. Тепловое сопротивление одного соединения может заглушить термические свойства других материалов в структуре, что заставит выкинуть расчеты производительности на ветер. Лучшие технические решения направлены на то, чтобы минимизировать сопротивление соединений между элементами на плате, наиболее гарантированным способом этого является их устранение из структуры. Покрытия и другие слоистые конструкции особенно уязвимы для высокого сопротивления соединений и возможности его изменения со временем. В то время как гомогенные материалы лучше всего тогда, когда требуется сборка из разных материалов, наиболее надежный и стабильный подход заключается в достижении сцепления на атомном уровне между материалами. Очень ограниченное число покрытий и диапазон процессов доступно для таких решений.
Об идеальном профиле решения MCPCB для светодиодов CSP
Таким образом, повторим, высокая осевая проводимость через MCPCB является ключом к успешному проектированию CSP. Когда осевая проводимость высока, это нивелирует преимущества распределения тепла, обычно обнаруживаемые при использовании толстой медной проводки. Для эффективного управления точечным тепловым потоком, генерируемым CSP, требуется другой подход к самому MCPCB.
Диэлектрический слой также должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать производственный процесс и быть достаточно прочным для продолжения активного использования. И, наконец, MCPCB должен минимизировать сопротивление соединений между различными материалами, чтобы максимизировать композитную теплопроводность.
Рисунок 4: График, демонстрирующий, что для MCPCB с достаточно низким тепловым сопротивлением для размещения светодиодов CSP вес меди оказывает незначительное влияние на эффективность
Альтернативные решения для MCPCB для светодиодов CSP
Почти все MCPCB следуют одному и тому же базовому формату с точки зрения их конструкции: они изготовлены из металлического листа (обычно из алюминия, иногда из меди), покрытого тонким (30+ мкм) слоем меди для электропроводки. Этот медный слой прикреплен (и электрически изолирован от металлического основания) диэлектрическим слоем эпоксидной смолы, заполненным частицами теплопроводной керамики, для увеличения тепловых характеристик. Однако существует верхний предел того, какая часть теплопроводящей керамики может быть добавлена. Перегрузка эпоксидной смолы керамической приводит к тому, что диэлектрический слой становится рыхлым, и адгезия к металлической подложке и медной проводке будет плохой. Не подходит для продукта, который должен быть достаточно прочным, чтобы обеспечить несколько десятилетий (50 000 часов) активной службы.
Хотя среди теплопроводящих диэлектриков всегда есть новые разработки, всегда существует компромисс между производительностью и долговечностью. В настоящее время это ограничивает производительность MCPCB по теплопроводности до 100 Вт / мК.
Эти тепловые характеристики вполне приемлемы для большинства конструкций светодиодных модулей, но когда речь идет о модулях CSP, особенно для мощных плотных конструкций, они просто не предлагают требуемой производительности. Исторически существует только один вариант, доступный производителям, когда тепловые характеристики MCPCB не соответствуют требованиям, и это переход на полностью керамическую подложку, такую, как нитрид алюминия; материал с исключительно высокой теплопроводностью и исключительно высокой ценой соответственно.
Имея лучшее от керамических и металлических печатных плат, нанокерамика обеспечивает осевую проводимость и низкую сопротивляемость на границах материала для оптимального эффекта.
Как работает Нанокерамика в качестве решения для MCPCB
Запатентованный процесс электрохимического окисления (ECO) превращает поверхность листа алюминия в слой оксида алюминия (Al2O3) толщиной всего в десятки микрон. Несмотря на то, что оксид алюминия не является особенно эффективным теплоносителем (около 7,3 Вт / мК для оксида алюминия, созданного процессом ECO), тонкость слоя означает, что тепло имеет чрезвычайно короткий маршрут, чтобы достичь алюминиевой основы.
Интересным побочным эффектом окисления ECO является то, что слой оксида алюминия атомарно связан с алюминиевым основанием. Это оказывает существенное влияние на сопротивление интерфейса между двумя материалами, что помогает снизить общее тепловое сопротивление стопки (сборок). Устойчивость также впечатляет и невозможно механически отщепить нанокерамику от алюминия, из которого он был сформирован.
Эта комбинация очень тонкого диэлектрического слоя с относительно высокой теплопроводностью, атомарно связанная с алюминиевым основанием, дает MCPCB, содержащий нанокерамику с ламинированной медью, исключительную общую теплопроводность около 115 Вт / мК (провод проводки меди прикреплен к нанокерамике с эпоксидным слоем 3-5 мкм). Это делает этот продукт идеально подходящим для требований приложений CSP.
Выводы
Заказал 2-ой вариант светодиодных ламп H7
Долго думал, какие следующие заказать лед лампы H7 на тест. Из интересного что ещё не тестировал есть два варианта. Первый с корейскими чипами CSP. Пишут что мол размер такой же, а вот светят ярче Филипса Zes
Второй это лампы с чипом Philips ZES
Заказал с чипами Philips ZES. Так как вроде эталон светодиодных ламп. Сам Филипс выбрал ZES чип для лед ламп. Да и сравнивать будет проще.
Думал по поводу температуры свечения. Посмотрел оригинальные Филипс лед лампы. Их выпускают в температуре только 6200K. Думаю, что это не просто так. Поэтому заказал такой же температуры
Характеристики ламп, проверим когда придут:
Лампы доступны в цоколе (выбрать в заказе) — галоген H1 H3 H7 H8 H9 H11 9005/6 881 5202, ксенон D1 D2 D3 D4 R&S серии
— Доступные цветовые температуры: 3000K (желтовато-белый), 4000К (теплый белый), 5000K (белый), 6000К (холодный белый)
— OK для использования в проекторах
— Потребление тока
1.5A
— Напряжение: 11-30V (9В минимальное рабочее напряжение)
— Мощность: 25 Вт (1 лампа)
— Водонепроницаемый лампы и разъемы уровня IP66
— Простая установка
— Светодиоды: Philips Luxeon Z ES ( 1 лампа = 6шт)
— Охлаждение: радиатор
— Драйвер питания: встроенный
Технология CSP-корпусирования светодиодов
В этом обзоре Бхардвадж Джоти (Bhardwaj Jyoti), ст. вице–президент отдела R&D, Philips Lumileds, подробно описывает разработку технологии CSP – корпусов с размерами кристалла (Chip Scale Package).
Эта новая для светодиодной отрасли технология уже давно применяется в полупроводниковой индустрии. Необходимость в разработке корпусов CSP для кремниевых ИС была в свое время продиктована стремлением к миниатюризации, желанием усовершенствовать теплоотвод, повысить надежность, а также обеспечить подключение большого числа выводов кристалла малых размеров.
Кроме того, корпуса CSP позволяют сократить паразитные эффекты в устройстве и упростить интеграцию на втором уровне корпусирования. Таким образом, эта технология, появившаяся в результате естественной эволюции, теперь проникает в другие отрасли, включая светодиодную светотехнику. Первой компанией на пути освоения этой технологии стала Philips Lumileds.
Рисунок 1 — Совершенствование размеров корпусов кристаллов Philips Lumileds за период 2006–2013 гг.
Инновации компании Philips Lumileds начались в 2001 г. с изобретения первого в мире высокомощного корпуса LUXEON 1.
CSP традиционно определяется как полнофункциональный корпус, размер которого не более чем на 20 % превышает фактический размер кристалла или, в случае со светодиодами, – их активную зону. Как правило, эти корпуса не требуют дополнительной подложки и монтируются непосредственно на платы второго уровня (Level 2). Нижняя часть CSP-корпусов имеет контакты P и N. Технология CSP-корпусирования обеспечивает проведение стандартных испытаний, а процесс производства таких кристаллов со стандартным шагом между контактными площадками не отличается от типового технологического процесса изготовления SMT–компонентов. Поскольку в отсутствие внутренних проволочных соединений эффективная длина выводов такого кристалла значительно меньше, его электрические характеристики близки к тем, которые реализуются с помощью технологии перевернутого кристалла (Flip Chip).
Привлекательность использования CSP–корпусов повышается в еще большей мере, если расстояние между контактными площадками P и N то же, что и у традиционных корпусов QFN или корпусов с выводными рамками. CSP–корпуса минимального размера можно рассматривать как устройства Flip–Chip, или корпуса на базе подложки кристалла. Различие между типовым корпусом Flip–Chip и CSP в том, что вторая технология обеспечивает перераспределение контактов внутри кристалла.
Господствующими типами технологии для высокомощных светодиодов были те, которые основывались на использовании тонкопленочных кристаллов (TFFC, EC–VTF и VTF), установленных в керамический корпус, и люминофорных покрытий. В то же время мало — и среднемощные устройства, в основном, имели боковую конфигурацию кристалла с двумя проволочными соединениями для контактов в выводной рамке или выполнялись в QFN–корпусах с распределенными люминофорным покрытием. Новая светодиодная архитектура для современных высоко- и среднемощных приложений основана на совместном использовании технологии CSP–корпусирования и конфигурации Flip–Chip (CSP–FC).
Рисунок 2 — Уменьшение размеров корпусов: переход с традиционного способа корпусирования светодиодов на полупроводниковую технологию CSP
В светодиодной отрасли, как и в полупроводниковой индустрии, наблюдается переход на миниатюрные устройства, обеспечивающие не меньший световой поток и светоотдачу. Можно сказать, это тенденция к миниатюризации устройств при снижении их стоимости. Кроме того, во многих приложениях существует ограничение оптической системы на размер светоизлучающей поверхности. В первую очередь, это ограничение распространяется на устройства с очень большим световым потоком, выполненные по технологии chip-on-board (перевернутый кристалл на плате). Корпуса CSP обеспечивают максимальную плотность монтажа, а совместимость с SMD–оборудованием – высокую скорость автоматизированного производства с невысокими затратами.
Основные преимущества CSP–корпусирования:
Рисунок 3 — Сокращение стоимости светодиодов благодаря технологии CSP–корпусирования