Uitstekende warmteafvoercapaciteit is erg belangrijk voor LED, omdat tijdens het proces van het omzetten van elektrische energie in lichtenergie een groot deel (70% tot 80%) van de energie wordt omgezet in warmte-energie, en hoe groter het vermogen, hoe meer warmte er moet worden afgegeven. Als deze warmte niet op tijd kan worden afgevoerd, zal de daardoor veroorzaakte stijging van de junctietemperatuur niet alleen leiden tot een vermindering van het optische vermogen van de LED-uitgang, maar zal de chip ook scherper en sneller worden en zal de levensduur van het apparaat worden verkort, dus LED-producten moet een soepele warmteafvoer garanderen. In het proces van LED-warmtedissipatie speelt het "pakketsubstraat" een zeer belangrijke rol, dus de ontwikkeling van warmtedissipatiesubstraatmateriaal met hoge thermische geleidbaarheid is een belangrijke manier geworden om het warmtedissipatieprobleem van LED-apparaten op te lossen en de lichtefficiëntie te verbeteren en levensduur van krachtige LED.
Met de toename van het LED-vermogen zijn traditionele harssubstraten lange tijd niet in staat geweest om te voldoen aan hun behoeften op het gebied van warmteafvoer. Tegenwoordig is het internationale onderzoek op dit gebied vooral gericht op keramische substraten met een hoge thermische geleidbaarheid, een hoge thermische geleidbaarheid, een thermische uitzettingscoëfficiënt die past bij halfgeleiderchips en hoge isolatie-eigenschappen.
Bij de keuze van keramische materialen zijn Al2O3- en BeO-keramiek de twee belangrijkste substraten waarmee lange tijd rekening moet worden gehouden, maar beide hebben inherente tekortkomingen, zoals Al2O3 heeft een lage thermische geleidbaarheid en thermische uitzettingscoëfficiënt die niet overeenkomt met de chipmateriaal; BeO heeft hoge productiekosten en is zeer giftig, wat niet bevorderlijk is voor grootschalige productie. Hoewel SiC een hoge thermische geleidbaarheid heeft en de thermische uitzettingscoëfficiënt het dichtst bij Si ligt, is de sintertemperatuur maar liefst tweeduizend graden, is het energieverbruik bij de voorbereiding groot en zijn de productiekosten voor het heet persen hoog, wat beperkt ook de ontwikkeling en toepassing ervan als substraatmateriaal.
Naast het bovenstaande is er een betere keuze: aluminiumnitride (AlN), een van de weinige keramische materialen met een interessante combinatie van hoge thermische geleidbaarheid en uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen. Bovendien is het milieuvriendelijk en niet-vervuilend. giftig, maar heeft ook een hoge mechanische sterkte en chemische stabiliteit, kan normale werkomstandigheden handhaven in zware omgevingen. Daarom is warmtedissipatiemateriaal met een hoog vermogen LED geschikter. De volgende tabel vergelijkt de eigenschappen van AlN met andere gangbare keramische verpakkingsmaterialen.
De reden waarom aluminiumnitride (AlN) bijzonder geschikt is voor gebruik als substraat, vooral op het gebied van krachtige leds, is voornamelijk gebaseerd op de reeks uitstekende prestatiekenmerken, die de belangrijkste technische problemen van LED direct oplossen warmteafvoer en verbeteren de algehele prestaties en levensduur van LED-apparaten aanzienlijk. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg van de voordelen van aluminiumnitride als substraatmateriaal:
Uitstekende thermische geleidbaarheid
Aluminiumnitride heeft een extreem hoge thermische geleidbaarheid, die veel groter is dan die van traditionele Al2O3 keramische substraten. De hoge thermische geleidbaarheid betekent dat het aluminiumnitridesubstraat de door de LED-chip gegenereerde warmte effectiever en sneller naar het koelsysteem kan geleiden, waardoor de junctietemperatuur van de LED-chip aanzienlijk wordt verlaagd. Dit is vooral belangrijk voor leds met een hoog vermogen, omdat leds met een hoog vermogen op het werk meer warmte zullen genereren, en als ze niet op tijd kunnen worden verspreid, zal dit hun lichtefficiëntie en levensduur ernstig beïnvloeden.
Overeenkomende thermische uitzettingscoëfficiënt
De thermische uitzettingscoëfficiënt van aluminiumnitride ligt relatief dicht bij die van LED-chipmaterialen (zoals silicium), wat helpt de thermische spanning veroorzaakt door temperatuurveranderingen te verminderen en scheuren of loslaten van de interface tussen de chip en het substraat te voorkomen , en verbeter de betrouwbaarheid en stabiliteit op lange termijn van het apparaat.
Uitstekende elektrische isolatieprestaties
Aluminiumnitride is niet alleen een goede thermische geleider, maar heeft ook uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, wat van cruciaal belang is voor LED-toepassingen die een hoge elektrische isolatie vereisen. Het garandeert de veilige werking van het LED-circuit en voorkomt storingen veroorzaakt door lekkage of kortsluiting.
Milieuvriendelijk en niet-giftig
Vergeleken met giftige materialen zoals BeO is aluminiumnitride niet giftig en onschadelijk, voldoet het aan de milieueisen en is het geschikt voor grootschalige productie en toepassing, waardoor de gezondheidsrisico's en de gevolgen voor het milieu tijdens het productieproces worden verminderd.
Hoge mechanische sterkte en chemische stabiliteit
AlN-substraat heeft een hoge mechanische sterkte, is bestand tegen grotere mechanische spanningen en schokken, terwijl de chemische stabiliteit ook uitstekend is, kan stabiele prestaties behouden in verschillende ruwe omgevingen en de levensduur van LED-producten verlengen.
Het voorbereidingsproces is relatief vriendelijk
Hoewel het bereidingsproces van aluminiumnitride ook een bepaalde hoeveelheid technologie en kosteninvoer vereist, vergeleken met gesinterde materialen op hoge temperatuur zoals SiC, is de sintertemperatuur relatief laag, is het energieverbruik voor de voorbereiding klein en zijn de productiekosten voor het heet persen beheersbaar. , wat bevorderlijk is voor grootschalige industriële productie.
Concluderend wordt aluminiumnitride met zijn hoge thermische geleidbaarheid, aangepaste thermische uitzettingscoëfficiënt, uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, milieubescherming, niet-giftige, hoge mechanische sterkte en chemische stabiliteit, en relatief vriendelijk bereidingsproces, de ideale keuze voor hoogwaardige -power LED-koeling substraatmaterialen. Het lost niet alleen het probleem van de LED-warmteafvoer op, maar verbetert ook de algehele prestaties en levensduur van LED-apparaten en bevordert de verdere ontwikkeling van LED-technologie.
