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最适合LED的散热基板——氮化铝陶瓷基板

发布时间:2018-04-23 17:40 点击次数:

  目前,跟着国表里LED行业向高效率、高密度、大功率等标的目的成长,从2017到2018就能够看出,全体国内LED有了突飞大进的进展,功率也是越来越大,开辟机能优胜的散热材料已成为处理LED散热问题的当务之急。一般来说,LED发光效率和利用寿命会随结温的添加而下降,当结温达到125℃以上时,LED以至会呈现失效。为使LED结温连结正在较低温度下,必需采用高热导率、低热阻的散热基板材料和合理的封拆工艺,以降低LED总体的封拆热阻。

  陶瓷基板材料常见的次要有Al2O3、氮化铝、SiC、BN、BeO、Si3N4等,取其他基板材料比拟,陶瓷基板正在机械性质、电学性质、热学性质具有以下特点:

  环氧树脂覆铜基板是保守电子封拆中使用最普遍的基板。它起到支持、导电和绝缘三个感化。其次要特征有:成本低、较高的耐吸湿性、密度低、易加工、易实现微细图形电、适合大规模出产等。但因为FR-4的基底材料是环氧树脂,无机材料的热导率低,耐高温性差,因而FR-4不克不及顺应高密度、高功率LED封拆要求,一般只用于小功率LED封拆中。

  (1)机械机能。机械强度,能用做为支撑构件;加工性好,尺寸精度高;概况滑腻,无微裂纹、弯曲等。

  (2)热学性质。导热系数大,热膨缩系数取Si和GaAs等芯片材料相婚配,耐热机能优良。

  目前,跟着国表里LED行业向高效率、高密度、大功率等标的目的成长,从2017到2018就能够看出,全体国内LED有了突飞大进的进展,功率也是越来越大,开辟机能优胜的散热材料已成为处理LED散热问题的当务之急。

  现阶段常用基板材料有Si、金属及金属合金材料、陶瓷和复合材料等,它们的热膨缩系数取热导率如下表所示。此中Si材料成本高;金属及金属合金材料的固有导电性、热膨缩系数取芯片材料不婚配;陶瓷材料难加工等错误谬误,均很难同时满脚大功率基板的各类机能要求。

  (3)电学性质。介电低,介电损耗小,绝缘电阻及绝缘电高,正在高温、高湿度前提下机能不变,靠得住性高。

  金属基覆铜基板是继FR-4后呈现的一种新型基板。它是将铜箔电及高绝缘层通过导热粘结材料取具有高热导系数的金属、底座间接粘结制得,其热导率约为1.12 W/m·K,比拟FR-4有较大的提高。因为具有优异的散热性,它已成为目前大功率LED散热基板市场上使用最普遍的产物。但也有其固有的错误谬误:高绝缘层的热导率较低,只要0.3 W/m·K,导致热量不克不及很好的从芯片间接传到金属底座上;金属Cu、Al的热膨缩系数较大,可能形成比力严沉的热失配问题。

  持久以来,Al2O3和BeO陶瓷是大功率封拆两种次要基板材料。但这两种基板材料都固出缺点,Al2O3的热导率低,热膨缩系数取芯片材料不婚配;BeO虽然具有优秀的分析机能,但出产成本较高和有剧毒。因而,从机能、成本和环保等方面考虑,这两种基板材料均不克不及做为此后大功率LED器件成长最抱负材料。氮化铝陶瓷具有高热导率、高强度、高电阻率、密度小、低介电、无毒、以及取Si相婚配的热膨缩系数等优同性能,将逐渐代替保守大功率LED基板材料,成为此后最具成长前途的一种陶瓷基板材料。

  功率型LED封拆手艺成长至今,可供选用的散热基板次要有环氧树脂覆铜基板、金属基覆铜基板、金属基复合基板、陶瓷覆铜基板等。

  (4)其他性质。化学不变性好,无吸湿性;耐油、耐化学药品;无毒、无公害、α射线放出量小;晶体布局不变,正在利用温度范畴内不易发生变化;原材料资本丰硕。

  金属基复合基板最具代表性的材料是铝碳化硅。铝碳化硅是将SiC陶瓷的低膨缩系数和金属Al的高导热率连系正在一路的金属基复合材料,它分析了两种材料的长处,具有低密度、低热膨缩系数、高热导率、高刚度等一系列优异特征。AlSiC的热膨缩系数能够通过改变SiC的含量来加以调试,使其取相邻材料的热膨缩系数相婚配,从而将两者的热应力减至最小。

 


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