LED için mükemmel ısı dağıtma kapasitesi çok önemlidir, çünkü elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştürme sürecinde, enerjinin büyük bir kısmı (%70 ila %80) ısı enerjisine dönüştürülecektir ve güç ne kadar büyük olursa, daha fazla ısının yayılması gerekir. Bu ısılar zamanla dağıtılamazsa, bunların neden olduğu bağlantı noktası sıcaklığının yükselmesi, yalnızca LED çıkış optik gücünün azalmasına yol açmayacak, aynı zamanda çipin keskinleşip hızlanmasına ve cihazın ömrünün kısalmasına neden olacağından LED ürünler düzgün ısı dağılımı sağlamalıdır. LED ısı dağılımı sürecinde, "paket substratı" çok önemli bir rol oynar, bu nedenle yüksek termal iletkenliğe sahip ısı dağılımı substrat malzemesinin geliştirilmesi, LED cihazlarının ısı dağılımı problemini çözmenin ve ışık verimliliğini artırmanın önemli bir yolu haline geldi. yüksek güçlü LED'in kullanım ömrü.
LED gücünün artmasıyla birlikte, geleneksel reçine alt katmanları uzun süredir ısı yayılım performansı ihtiyaçlarını karşılayamıyor. Günümüzde bu alandaki uluslararası araştırmalar ağırlıklı olarak yüksek ısıl iletkenliğe, yarı iletken çiplerle eşleşen ısıl genleşme katsayısına ve yüksek yalıtım özelliklerine sahip yüksek ısı iletkenliğine sahip seramik yüzeylere odaklanmaktadır.
Seramik malzemelerin seçiminde, Al2O3 ve BeO seramikleri uzun süre dikkate alınması gereken iki ana alt tabakadır, ancak her ikisinin de Al2O3'ün düşük termal iletkenliğe ve standartla eşleşmeyen termal genleşme katsayısına sahip olması gibi doğal eksiklikleri vardır. çip malzemesi; BeO'nun üretim maliyeti yüksektir ve oldukça toksiktir, bu da büyük ölçekli üretime elverişli değildir. Ayrıca SiC yüksek ısıl iletkenliğe sahip olmasına ve ısıl genleşme katsayısı Si'ye en yakın olmasına rağmen sinterleme sıcaklığı iki bin dereceye kadar çıkabilir, hazırlık enerji tüketimi büyüktür ve sıcak presleme üretim maliyeti yüksektir; aynı zamanda bir alt tabaka malzemesi olarak geliştirilmesini ve uygulanmasını da sınırlandırmaktadır.
Yukarıdakilere ek olarak, yüksek ısı iletkenliği ve mükemmel elektrik yalıtım özelliklerinin ilginç bir kombinasyonuna sahip az sayıdaki seramik malzemeden biri olan alüminyum nitrür (AlN) daha iyi bir seçimdir; ayrıca çevre dostudur ve kimyasal değildir. Toksiktir ancak aynı zamanda yüksek mekanik dayanıma ve kimyasal stabiliteye sahiptir, zorlu ortamlarda normal çalışma koşullarını koruyabilir. Bu nedenle, yüksek güçlü bir LED olarak ısı dağıtma malzemesi daha uygundur. Aşağıdaki tablo AlN'nin özelliklerini diğer yaygın seramik ambalaj malzemeleriyle karşılaştırmaktadır.
Alüminyum nitrürün (AlN) özellikle yüksek güçlü LED'ler alanında alt tabaka olarak kullanıma uygun olmasının nedeni, temel olarak LED'in temel teknik sorunlarını doğrudan çözen mükemmel performans özelliklerine dayanmaktadır. ısı dağılımını artırır ve LED cihazların genel performansını ve hizmet ömrünü önemli ölçüde artırır. Aşağıda bir alt tabaka malzemesi olarak alüminyum nitrürün avantajlarının ayrıntılı bir açıklaması bulunmaktadır:
Mükemmel ısı iletkenliği
Alüminyum nitrür, geleneksel Al2O3 seramik alt katmanlarınkini çok aşan, son derece yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Yüksek termal iletkenlik, alüminyum nitrit alt katmanının LED çipi tarafından üretilen ısıyı soğutma sistemine daha hızlı bir şekilde iletebileceği ve böylece LED çipinin bağlantı sıcaklığını önemli ölçüde azaltabileceği anlamına gelir. Bu özellikle yüksek güçlü ledler için önemlidir, çünkü yüksek güçlü ledler işyerinde daha fazla ısı üretecektir ve eğer zamanında dağılamazlarsa bu durum onların ışık verimini ve ömrünü ciddi şekilde etkileyecektir.
Eşleşen termal genleşme katsayısı
Alüminyum nitrürün termal genleşme katsayısı, LED çip malzemelerinin (silikon gibi)kine nispeten yakındır; bu, sıcaklık değişimlerinin neden olduğu termal stresi azaltmaya, çip ile alt tabaka arasındaki arayüzün çatlamasını veya soyulmasını önlemeye yardımcı olur. ve cihazın güvenilirliğini ve uzun vadeli kararlılığını artırın.
Mükemmel elektrik yalıtım performansı
Alüminyum nitrür yalnızca iyi bir termal iletken olmakla kalmaz, aynı zamanda yüksek elektriksel izolasyon gerektiren LED uygulamaları için kritik olan mükemmel elektriksel yalıtım özelliklerine de sahiptir. LED devresinin güvenli çalışmasını sağlar ve sızıntı veya kısa devreden kaynaklanan arızayı önler.
Çevre dostudur ve toksik değildir
BeO gibi toksik malzemelerle karşılaştırıldığında alüminyum nitrür toksik değildir ve zararsızdır, çevre gerekliliklerini karşılar ve büyük ölçekli üretim ve uygulama için uygundur, üretim sürecinde sağlık risklerini ve çevresel etkileri azaltır.
Yüksek mekanik mukavemet ve kimyasal stabilite
AlN alt tabaka yüksek mekanik güce sahiptir, daha fazla mekanik strese ve darbeye dayanabilir, kimyasal stabilitesi de mükemmeldir, çeşitli zorlu ortamlarda istikrarlı performansı koruyabilir, LED ürünlerinin hizmet ömrünü uzatabilir.
Hazırlık süreci nispeten dostanedir
Her ne kadar alüminyum nitrürün hazırlanma süreci belirli miktarda teknoloji ve maliyet girdisi gerektirse de, SiC gibi yüksek sıcaklıkta sinterlenmiş malzemelerle karşılaştırıldığında sinterleme sıcaklığı nispeten düşüktür, hazırlama enerji tüketimi küçüktür ve sıcak presleme üretim maliyeti kontrol edilebilir Bu da büyük ölçekli endüstriyel üretime olanak sağlar.
Sonuç olarak, yüksek termal iletkenliği, eşleştirilmiş termal genleşme katsayısı, mükemmel elektrik yalıtım özellikleri, çevre koruması, toksik olmaması, yüksek mekanik mukavemeti ve kimyasal stabilitesi ve nispeten kolay hazırlama süreci ile alüminyum nitrür, yüksek ısıl genleşme katsayısının ideal seçimi haline gelir. -güç LED soğutma alt tabaka malzemeleri. Yalnızca LED ısı dağılımı sorununu çözmekle kalmaz, aynı zamanda LED cihazlarının genel performansını ve hizmet ömrünü de artırır ve LED teknolojisinin daha da geliştirilmesini destekler.
