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文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2020-12-14     浏览次数:    
  目前,随着国内外LED行业向高效、高密度、大功率等方向发展,从2017年到2018年,国内整体LED发展迅速,功率也越来越大,开发性能优良的散热材料已成为解决LED散热问题的当务之急。一般来说,发光二极管的发光效率和使用寿命会随着温度的增加而下降,当温度达到125℃以上时,发光二极管甚至会失效。为了使LED的结温保持在低温下,必须采用高导热率、低热阻的散热基板材料和合理的包装技术,降低整个LED的包装热阻。

  现阶段常用的基板材料有Si、金属和金属合金材料、陶瓷和复合材料等,热膨胀系数和导热率如下表所示。其中Si材料成本高的金属和金属合金材料的固有导电性、热膨胀系数与芯片材料不一致的陶瓷材料难以加工等缺点,难以同时满足大功率基板的各种性能要求。

  电力型LED封装技术发展至今,可选择的散热基板主要有环氧树脂复盖铜基板、金属复盖铜基板、金属复合基板、陶瓷复盖铜基板等。

  环氧树脂复盖铜基板是传统电子封装中应用广泛的基板。起到支撑、导电、绝缘三大作用。其主要特性是成本低、耐吸湿性高、密度低、加工容易、微型图形电路容易实现、适合大规模生产等。但是,FR-4的基础材料是环氧树脂,有机材料的导热率低,耐高温性差,因此FR-4不能适应高密度、高功率LED的要求,一般只用于小功率LED包装。


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  金属基复盖铜基板是继FR-4之后出现的新基板。铜箔电路和高分子绝缘层通过导热粘接材料与具有高导热系数的金属、底座直接粘接,导热率约为1.12W/mk,比FR-4大幅度提高。由于散热性好,成为目前大功率LED散热基板市场上应用广泛的产品。但是,高分子绝缘层的热传导率低,只有0.3W/mk,热量不能从芯片直接传递到金属底座的金属Cu、Al的热膨胀系数大,有可能引起比较严重的热失配问题。

  金属基复合板具代表性的材料是铝碳化硅。铝碳化硅是一种将SiC陶瓷的低膨胀系数与金属Al高导热结合的金属基复合材料,它综合了两种材料的优点,具有低密度、低热膨胀系数、高导热、高刚度等一系列优良特性。AlSiC的热膨胀系数可以通过改变SiC的含量来调整,使其与相邻材料的热膨胀系数相匹配,从而将两者的热应力降到很低。

  陶瓷基材常见的主要有Al2O3、氮化铝、SiC、BN、BeO、Si3N4等,与其他基材相比,陶瓷基材具有机械性、电气性、热学性

  (1)机械性能。机械强度可作为支撑部件加工性好,尺寸精度高的表面光滑,无微裂纹、弯曲等。

  (2)热学性质。导热系数大,热膨胀系数与Si、GaAs等芯片材料匹配,耐热性能好。

  (3)电学性质。介电常数低,介电损耗。档缱韬途灯苹档绺,在高温、高湿度条件下性能稳定,可靠性高。

  (4)其他性质。化学稳定性好,无吸湿;耐油、耐化学药品;无毒、无公害、α射线释放量。痪褰峁刮榷,不易在使用温度范围内发生变化;原材料资源丰富。

  长期以来,Al2O3和BeO陶瓷是大功率封装两种主要基板材料。但是,这两种基板材料都有缺点,Al2O3的热传导率低,热膨胀系数与芯片材料不一致的BeO具有优异的综合性能,但生产成本高,有剧毒。因此,从性能、成本和环境保护等方面来看,这两种基板材料不能作为今后大功率LED设备发展的比较理想材料。氮化铝陶瓷具有高导热、高强强度高、电阻率高、密度小、介电常数低、无毒、热膨胀系数与Si匹配等优异性能,取代了传统的大功率LED基板材料,成为今后有发展前途的澳门新葡萄京所有网站材料。
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