Отличная способность рассеивания тепла очень важна для светодиодов, поскольку в процессе преобразования электрической энергии в световую энергию большое количество (от 70% до 80%) энергии преобразуется в тепловую энергию, и чем больше мощность, тем больше мощность. тем больше тепла необходимо выделить. Если это тепло не удастся рассеять вовремя, вызванное ими повышение температуры перехода приведет не только к снижению выходной оптической мощности светодиода, но также к резкости и ускорению чипа, а срок службы устройства сократится, поэтому светодиодные изделия должны обеспечивать плавный отвод тепла. В процессе рассеивания тепла светодиодов «подложка корпуса» играет очень ключевую роль, поэтому разработка материала подложки для рассеивания тепла с высокой теплопроводностью стала важным способом решения проблемы рассеивания тепла светодиодных устройств и улучшения светоотдачи и срок службы мощного светодиода.
С увеличением мощности светодиодов традиционные полимерные подложки уже давно не могут удовлетворить свои потребности в рассеивании тепла. В настоящее время международные исследования в этой области в основном сосредоточены на керамических подложках с высокой теплопроводностью, коэффициентом теплового расширения, соответствующим полупроводниковым чипам, и высокими изоляционными свойствами.
При выборе керамических материалов керамика Al2O3 и BeO является двумя основными подложками, которые следует учитывать в течение длительного времени, однако обе они имеют присущие недостатки, например, Al2O3 имеет низкую теплопроводность и коэффициент теплового расширения, который не соответствует материал чипа; BeO имеет высокую себестоимость и высокую токсичность, что не способствует крупномасштабному производству. Кроме того, хотя SiC имеет высокую теплопроводность и коэффициент теплового расширения наиболее близок к Si, температура его спекания достигает двух тысяч градусов, затраты энергии на подготовку велики, а стоимость производства горячего прессования высока, что также ограничивает его разработку и применение в качестве материала подложки.
Помимо вышеперечисленного, лучшим выбором является нитрид алюминия (AlN), который является одним из немногих керамических материалов с интересным сочетанием высокой теплопроводности и превосходных электроизоляционных свойств, кроме того, он экологически безопасен и не загрязняет окружающую среду. токсичен, но также обладает высокой механической прочностью и химической стабильностью, позволяет поддерживать нормальные условия труда в суровых условиях. Поэтому в качестве теплоотводящего материала для мощных светодиодов больше подходит материал. В следующей таблице сравниваются свойства AlN с другими распространенными керамическими упаковочными материалами.
Причина, по которой нитрид алюминия (AlN) особенно подходит для использования в качестве подложки, особенно в области мощных светодиодов, в основном основана на его превосходных эксплуатационных характеристиках, которые напрямую решают ключевые технические проблемы светодиодов. рассеивание тепла и значительно улучшают общую производительность и срок службы светодиодных устройств. Ниже приводится подробное объяснение преимуществ нитрида алюминия как материала подложки:
Отличная теплопроводность
Нитрид алюминия обладает чрезвычайно высокой теплопроводностью, намного превышающей теплопроводность традиционных керамических подложек Al2O3. Высокая теплопроводность означает, что подложка из нитрида алюминия может более эффективно и быстро отводить тепло, выделяемое светодиодным чипом, в систему охлаждения, тем самым значительно снижая температуру перехода светодиодного чипа. Это особенно важно для мощных светодиодов, поскольку мощные светодиоды при работе будут выделять больше тепла, и если их не удастся рассеять во времени, это серьезно повлияет на их светоотдачу и срок службы.
Соответствие коэффициенту теплового расширения
Коэффициент теплового расширения нитрида алюминия относительно близок к коэффициенту теплового расширения материалов светодиодных чипов (таких как кремний), что помогает снизить тепловые напряжения, вызванные изменениями температуры, предотвратить растрескивание или отслаивание поверхности раздела между чипом и подложкой. и повысить надежность и долговременную стабильность устройства.
Отличные электроизоляционные характеристики
Нитрид алюминия является не только хорошим теплопроводником, но также обладает отличными электроизоляционными свойствами, что имеет решающее значение для светодиодных применений, требующих высокой электрической изоляции. Это обеспечивает безопасную работу светодиодной цепи и предотвращает сбои, вызванные утечкой или коротким замыканием.
Экологически чистый и нетоксичный
По сравнению с токсичными материалами, такими как BeO, нитрид алюминия нетоксичен и безвреден, отвечает экологическим требованиям и подходит для крупномасштабного производства и применения, снижая риски для здоровья и воздействие на окружающую среду в производственном процессе.
Высокая механическая прочность и химическая стабильность
Подложка AlN имеет высокую механическую прочность, может выдерживать большие механические нагрузки и удары, а также обладает превосходной химической стабильностью, может сохранять стабильные характеристики в различных суровых условиях, продлевать срок службы светодиодной продукции.
Процесс подготовки относительно дружественный
Хотя процесс приготовления нитрида алюминия также требует определенного количества технологий и затрат, по сравнению с высокотемпературными спеченными материалами, такими как SiC, его температура спекания относительно низкая, потребление энергии на подготовку невелико, а себестоимость продукции горячего прессования контролируема. , что способствует крупномасштабному промышленному производству.
В заключение, нитрид алюминия с его высокой теплопроводностью, соответствующим коэффициентом теплового расширения, отличными электроизоляционными свойствами, защитой окружающей среды, нетоксичностью, высокой механической прочностью и химической стабильностью, а также относительно простым процессом подготовки становится идеальным выбором -Материалы охлаждающей подложки для светодиодов. Это не только решает проблему рассеивания тепла светодиодами, но также улучшает общую производительность и срок службы светодиодных устройств, а также способствует дальнейшему развитию светодиодных технологий.
