Kratek zaključek

Z enako povprečno velikostjo delcevD50=10 µmrazlika medSiC 88 % in SiC 90 %lahko vpliva na prenos toplote v toplotnih sistemih LED. Večja čistost pomeni manj nečistoč in s tem manj potencialnih središč sipanja fononov in toplotnih ovir v kompozitnem materialu.

Za aplikacije, kjer je potrebno stabilno odvajanje toplote - npr.avtomobilski LED-žarometi, visokozmogljivi LED-moduli, ulična razsvetljava, projektorji in kovinski matrični kompoziti AlSiC/CuSiC- SiC 90 % je običajno najprimernejša možnost, če so vse druge stvari enake.

Vendar razlike 2 odstotnih točk ni mogoče šteti za univerzalno zagotovilo določenega povečanja toplotne prevodnosti. Dejanski rezultat ni odvisen samo od vsebnosti SiC, ampak tudi odgranulometrija, oblika delcev, vrsta matrice, vsebnost veziva, kakovost vmesnika, tehnologija mešanja, stiskanja in sintranja, kot tudi pogoji delovanja.

Zakaj je toplotna prevodnost tako pomembna za LED

LED pretvarja električno energijo v svetlobo in toploto. Precejšen del toplote nastane na tem območjup-n-prehod, zato je učinkovitost odvajanja toplote neposredno povezana z delovno temperaturo LED.

Če hlajenje ni dovolj učinkovito, se lahko zgodi naslednje:

• povečanje temperature p-n-stika;
• zmanjšanje svetlobne učinkovitosti;
• pospešeno staranje fosforja;
• sprememba optičnih lastnosti;
• povečanje toplotnega stresa;
• Zmanjšanje načrtovane življenjske dobe modula LED.

Zato je pri razvoju toplotno prevodnih materialov za LED veliko pozornosti namenjeno materialom z visoko toplotno prevodnostjo.

Silicijev karbid (SiC)uporablja se v različnih toplotno prevodnih sestavkih zaradi kombinacije visoke toplotne prevodnosti, toplotne stabilnosti in odpornosti na visoke temperature.

Odvisno od oblike in strukture materiala se lahko toplotna prevodnost SiC zelo razlikuje. Za monokristalni in keramični SiC referenčna literatura zagotavlja vrednosti reda120–270 W/(m K), medtem ko za nekatere kompoziteAlSiCtipičen obseg je lahko približno170–200 W/(m K).

V tem primeru lastnosti končnega kompozita ni mogoče neposredno enačiti s toplotno prevodnostjo čistega kristala SiC.

1. Zakaj čistost SiC vpliva na toplotno prevodnost?

Toplota v kristalni strukturi SiC se prenaša predvsem skozifononi, torej kolektivne vibracije kristalne mreže.

Manj ko je strukturnih napak in tujih faz, bolj učinkovit je lahko prenos toplote.

Industrijski silicijev karbid lahko vsebuje različne ostanke komponent:

• SiO₂;
• prosti ogljik;
• železovi oksidi;
• aluminijev oksid;
• kalcijevi oksidi;
• drugi mineralni ostanki.

Zato se lahko dva izdelka z enako velikostjo delcev, vendar različno vsebnostjo SiC, v toplotno prevodnem kompozitu obnašata različno.

Osnovni mehanizem - fononsko sipanje

Ko toplotna energija prehaja skozi material, lahko nečistoče in napake na mreži razpršijo fonone.

To zmanjša povprečno prosto pot fononov in lahko zmanjša efektivno toplotno prevodnost.

Torej:

manj nečistoč → manj potencialnih toplotnih ovir → učinkovitejši prenos toplote.

Zato je povečanje čistoče s88 % do 90 %je lahko tehnološko pomembna v občutljivih toplotno prevodnih sistemih.

2. Kaj pomeni SiC 88 % in SiC 90 %?

SimbolSiC 88 %pomeni, da je vsebnost silicijevega karbida približno 88 %, preostanek pa so povezane komponente.

ZaSiC 90%vsebnost glavne komponente je večja, zato je delež preostalih komponent manjši.

Poenostavljeno:

Pomembno je omeniti, da so te vrednostiprimerjava nazivne čistosti, in ne zajamčene toplotne prevodnosti končnega izdelka.

3. Zakaj je SiO₂ pomemben

Ena najpomembnejših preostalih komponent industrijskega SiC jesilicijev dioksid SiO₂.

Toplotna prevodnost SiO₂ je znatno nižja kot pri SiC. Glede na obliko, temperaturo in strukturo materiala je lahko razlika večkratna; Za praktično primerjavo se obravnavani sistem pogosto uporablja kot vodilo, da SiO₂ približno prevaja toploto5–10-krat slabši od SiC.

Zato lahko prisotnost faz z nizko toplotno prevodnostjo ustvari dodatna področja upora proti toplotnemu toku.

Če se delci SiC uporabljajo kot polnilo v kovinski matrici, na primer vAlSiC ali CuSiC, postane pomembno tudi stanje površine delcev.

Odvečna plast nečistoč lahko:

• poslabšajo stik med polnilom in kovinsko matrico;
• povečanje medfazne toplotne odpornosti;
• vpliva na vlaženje površine;
• spremenite strukturo vmesnika po toplotni obdelavi.

Vmesna ploskev med SiC in kovinsko matriko pogosto postane eden ključnih dejavnikov, ki določajo dejansko toplotno prevodnost kompozita.

4. Zakaj je pomemben tudi D50=10 µm

Vsebnost SiC - ni edini parameter.

V tehnični zahteviD50=10 µmpomeni, da je povprečna značilna velikost delcev glede na določeno merilno metodo približno 10 µm.

Velikost delcev vpliva na:

• površina polnila;
• porazdelitev delcev v matriksu;
• kakovost mešanja;
• nastanek aglomeratov;
• medfazni stik;
• število potencialnih toplotnih meja.

Zato pri primerjaviSiC 88 % in SiC 90 %Treba je ohraniti enako:

• D50;
• porazdelitev delcev;
• oblika delcev;
• granulometrična merilna metoda;
• površina delcev;
• Vsebnost vlage;
• Tehnološki proces izdelave kompozitnega materiala;
• V nasprotnem primeru so lahko eksperimentalni rezultati posledica več kot le napak.

5. SiC 88 % proti 90 %: z enakim D50

Če dva izdelka z enakimD50=10 µm, postane razlika v čistosti bolj opazna z vidika nadzora sestave surovin.

SiC 88 %

Prednost 88% SiC so običajno nižji stroški surovin.

Za nekatere aplikacije, kjer zahteve glede toplotne prevodnosti niso največje, je lahko tak material ekonomsko upravičen.

Vendar večji delež preostalih komponent pomeni potencialno več:

• oksidne faze;
• prosti ogljik;
• mineralne nečistoče;
• območja z nižjo toplotno prevodnostjo.

SiC 90%

SiC 90% vsebuje več glavne komponente in manj preostalih faz.

To lahko pomaga:

• zmanjšanje števila potencialnih toplotnih ovir;
• bolj stabilen prenos toplote;
• bolj predvidljivo obnašanje polnila;
• izboljšanje nadzora nad sestavo stranke.

Za visoko zmogljive LED in toplotno prevodne kompozite, kjer je temperatura kritični parameter,SiC 90%je običajno bolj logičen izvorni material za primerjalne teste.

6. Vloga SiC v kompozitih AlSiC in CuSiC

Ena od pomembnih aplikacij SiC pri upravljanju toplote so - kompoziti s kovinsko matriko.

AlSiC

V kompozituAlSiCDelci silicijevega karbida so razporejeni v aluminijevi matrici.

Takšni materiali se uporabljajo, kadar je treba hkrati pridobiti:

• učinkovito odvajanje toplote;
• relativno majhna teža;
• nadzorovano toplotno raztezanje;
• dimenzijska stabilnost;
• zadostna mehanska trdnost.

Zaradi tega je AlSiC zanimiv material za nekatere pakete, hladilnike in komponente elektronskih sistemov.

CuSiC

CuSiCuporablja baker kot kovinsko matrico.

Sam baker ima visoko toplotno prevodnost, zato je mogoče kombinacijo bakra in SiC uporabiti za ustvarjanje toplotnih komponent z nadzorovanim toplotnim raztezanjem in značilnostmi odvajanja toplote.

V obeh primerih sta zelo pomembni kakovost površine SiC in njena porazdelitev v kovinski matrici.

7. Vpliv na temperaturo spoja p-n-LED

Za LED diode ni dovolj, da preprosto deklariramo visoko toplotno prevodnost polnila.

Glavno praktično vprašanje je, kako učinkovito končna zasnova odvaja toploto iz območja p{0}}n-stika.

Pogojna veriga izgleda takole:

Spoj LED → substrat → toplotno prevodni material → toplotno telo → okolje

Če se odpornost na toplotni tok poveča na kateri koli točki, se lahko temperatura p-n-stika poveča.

Zato je lahko izboljšanje kakovosti SiC smiselno ravno takrat, ko vodi do izboljšane učinkovitostigotov toplotno prevodni material, in ne samo originalni prašek.

8. Testni primer: 90 % proti 88 %

Materiali, predloženi za analizo, so primer testiranja proizvajalca, v kateremSiC 88 % je zamenjal SiC 90 % z D50 približno 10 µmiz AlSiC kompozita za toplotni razdelilnik avtomobilskih LED{0}} žarometov.

Po navedbah proizvajalca so bili doseženi naslednji rezultati:

• Toplotna prevodnost kompozita se je povečala za približno15%;
• temperatura p-n-stika se je znižala za približno8 stopinj;
• ocenjena življenjska doba v pospešenih testih se je povečala za približno20%.

Te kazalnike je treba obravnavati natančno kotpodatki o preskusih proizvajalca, in ne kot univerzalni rezultat za kateri koli AlSiC ali kateri koli LED-modul.

Pri izbiri surovin je priporočljivo ponoviti primerjalni test na lastni recepturi.

9. Kateri dejavniki lahko spremenijo rezultat?

Ni mogoče domnevati, da bo zamenjava 88 % SiC z 90 % samodejno zagotovila enako povečanje toplotne prevodnosti v vseh sistemih.

Na končni rezultat vpliva:

Velikost delcev

Tudi pri enakem nazivnem D50 se lahko porazdelitev delcev razlikuje.

Aglomeracija

Kopiči majhnih delcev lahko ustvarijo nehomogenosti in dodatno toplotno odpornost.

Vmesnik SiC/kovina

Kakovost stika med polnilom in matrico je zelo pomembna.

Volumski delež SiC

Povečanje vsebnosti polnila lahko vpliva na toplotno prevodnost, gostoto, viskoznost in predelovalnost.

Tehnologija izdelave

Mešanje, stiskanje, infiltracija, sintranje in toplotna obdelava lahko bistveno spremenijo strukturo končnega materiala.

Delovna temperatura

Toplotna prevodnost in stabilnost vmesnika se lahko spreminjata s temperaturo.

Primerjati torej treba ne samo pudrov, temveč tudigotovih kompozitnih materialov.

10. Kje je smiselno uporabiti SiC 90%

Višja čistost je še posebej zanimiva za aplikacije, kjer je nadzor temperature ključna tehnična zahteva.

Avtomobilska LED{0}}razsvetljava

Žarometi in drugi visoko zmogljivi LED{0}}moduli delujejo v pogojih visoke toplotne obremenitve.

Stabilno odvajanje toplote pomaga nadzorovati temperaturo sklopa LED.

Ulična razsvetljava

Zmogljive LED{0}}svetilke delujejo dolgo, zato učinkovitost odvajanja toplote vpliva na stabilnost delovanja.

LED{0}}reflektorji

Pri projektorjih in drugih visoko zmogljivih svetlobnih sistemih je temperatura pomemben dejavnik zanesljivosti.

Elektronska ohišja in hladilniki

AlSiC in CuSiC se lahko uporabljata v strukturah, kjer je potrebna kombinacija toplotne prevodnosti in nadzorovanega koeficienta toplotnega raztezanja.

11. Ko je SiC 88 % lahko ekonomsko upravičen

SiC 90 % ni nujno najboljša izbira za vsak projekt.

Če sistem:

• ne deluje pri visoki toplotni obremenitvi;
• omogoča višje delovne temperature;
• ima znatno mejo toplotne odpornosti;
• občutljiv na stroške surovin;
• toSiC 88 %morda primerna možnost.

V tem primeru je priporočljivo opraviti primerjalni test in oceniti stroške ne le surovin, temveč tudi celotnega sistema.

Včasih je cenejše polnilo bolj ekonomično, če končna toplotna prevodnost ostane znotraj specifikacije.

12. Kako pravilno primerjati SiC 88% in SiC 90% pred nakupom

Priporočljivo je, da se za kupca ali inženirja pripravi primerjalna specifikacija.

Od dobavitelja morate zahtevati:

• Vsebnost SiC;
• D50;
• popolna granulometrična sestava;
• vsebnost SiO₂;
• vsebnost prostega ogljika;
• vsebnost Fe₂O3;
• vsebnost Al₂O3;
• vsebnost CaO;
• vlažnost;
• nasipna gostota;
• metoda merjenja velikosti delcev;
• COA na serijo.

Še posebej pomembno je, da se ne omejite na frazo"SiC 90%".

Za industrijsko nabavo je veliko bolj koristno imeti popolno kemijsko analizo in kontrolirano granulometrijo.

13. Priporočila za nakup

Če je material namenjen visoko toplotno prevodnemu LED-kompozitu, lahko specifikacija posebej zabeleži:

SiC čistost:Večji ali enak 90 %
D50:10 μm
Porazdelitev velikosti delcev:glede na dogovorjeni obseg
SiO₂:glede na dogovorjeni limit
Prosti ogljik:glede na dogovorjeni limit
Vlaga:glede na dogovorjeni limit
potrdilo o originalnosti:za vsako serijo

Za množično proizvodnjo je priporočljivo izvesti tudi vhodno kontrolo več ključnih kazalnikov.

S tem se izognete situaciji, ko nominalna kakovost ostane enaka, vendar se dejansko obnašanje materiala razlikuje od serije do serije.

14. Bistvo: SiC 88 % ali SiC 90 %?

čeD50 je enak in je 10 µm, potem višja čistost SiC 90% zagotavlja manjši delež preostalih komponent.

Z vidika toplotnega upravljanja to potencialno pomeni:

manj nečistoč → manj potencialnih toplotnih ovir → manj sipanja fononov → učinkovitejši prenos toplote.

Zato za odgovorneLED toplotno upravljanjeaplikacije, predvsem vAlSiC in CuSiCSiC 90 % je najprimernejša možnost za začetek kvalifikacijskega testiranja.

Vendar mora končna izbira temeljiti na testiranju končnega kompozita.

Ni mogoče neposredno trditi, da bo kateri koli SiC 90 % SiC 88 % 高15 %导热率.Dejanska razlika je odvisna od kemične sestave, velikosti in porazdelitve delcev, vmesnika in tehnologije izdelave.

Pogosto zastavljena vprašanja

1. Kaj je boljše za LED - SiC 88 % ali SiC 90 %?

Z istim D50SiC 90%je na splošno prednostna možnost za toplotno prevodne aplikacije, ker vsebuje manj preostalih komponent.

2. Zakaj čistost SiC vpliva na toplotno prevodnost?

Nečistoče lahko razpršijo fonone in ustvarijo faze z nizko toplotno prevodnostjo, kar poveča odpornost proti toplotnemu toku.

3. Kaj pomeni D50=10 µm?

D50 označuje srednjo velikost delcev glede na uporabljeno merilno metodo. Pri konkretnem nakupu se je potrebno dogovoriti tudi za celotno partikularno distribucijo.

4. Ali lahko 90 % SiC zagotovi znižanje temperature LED za 8 stopinj?

št. Vrednost pribl.8 stopinjse nanaša na preskusni primer, ki ga je določil proizvajalec. To ni splošno jamstvo.

5. Od kod številka +15% za toplotno prevodnost?

torezultat preizkusa proizvajalcanaveden v izvornem gradivu. Za druge sestave AlSiC se lahko rezultat razlikuje.

6. Zakaj SiO₂ poslabša toplotno prevodnost?

SiO₂ ima znatno nižjo toplotno prevodnost kot SiC, zato lahko njegova prisotnost ustvari dodatne toplotne ovire.

7. Ali je SiC 88 % primeren za AlSiC?

Da, v nekaterih ekonomično usmerjenih sistemih je mogoče uporabiti 88 % SiC, če končna toplotna prevodnost ustreza zahtevam.

8. Zakaj je morda 90 % SiC bolj priporočljiv za avtomobilske LED diode?

Avtomobilski LED-žarometi delujejo pod znatno toplotno obremenitvijo, zato je stabilnost prenosa toplote še pomembnejša.

9. Ali je mogoče primerjati SiC 88 % in 90 % samo na podlagi vsebnosti SiC?

Ne. Treba je upoštevatiD50, porazdelitev delcev, SiO₂, prosti ogljik, kovinski oksidi, vlaga in kakovost serije.

10. Kakšna velikost delcev je najboljša za LED-kompozit?

Ni ene velikosti, ki bi ustrezala vsem. Ta primerjava upoštevaD50 približno 10 µm, vendar je optimalna velikost odvisna od specifične formulacije in tehnologije izdelave.

11. Kaj je AlSiC?

AlSiC - je kompozit s kovinsko matriko, v katerem aluminijeva matrika vsebuje delce SiC.

12. Kaj je CuSiC?

CuSiC - je kompozit bakrove matrice/silicijevega karbida, ki združuje odvajanje toplote in nadzorovano toplotno učinkovitost.

13. Ali je treba pridobiti potrdilo o originalnosti za vsako serijo SiC?

Za industrijsko uporabo je zaželeno pridobitiCOA na serijo, zlasti če se material uporablja v kritičnih toplotnih komponentah.

14. Ali lahko čistejši SiC izboljša življenjsko dobo LED?

Potencialno - zaradi izboljšanega odvajanja toplote in nižje delovne temperature. Toda življenjska doba je odvisna od celotne zasnove LED in pogojev delovanja.

15. Kako preveriti, ali je SiC 90% res boljši od SiC 88%?

Najboljši način - za vodenje nadzorovanegaA/B-primerjavaz istim D50, recepturo, vsebnostjo polnila in proizvodno tehnologijo, nato izmerite toplotno prevodnost in temperaturo LED.

Zaključek

Za uporabo silicijevega karbida vLED toplotno upravljanjerazlika med88% in 90% čistostiima fizikalno osnovo, vendar je ni mogoče ločiti od drugih parametrov materiala.

Z enakimD50=10 µmSiC 90% vsebuje manj preostalih faz, kar lahko zmanjša sipanje fononov in število območij z nizko toplotno prevodnostjo. V kompozitih s kovinsko matrikoAlSiC/CuSiCDodatno pomembna je kakovost vmesnika med SiC in kovinsko matriko.

Za visoko zmogljive LED, avtomobilsko razsvetljavo in druge kritične toplotne aplikacijeSiC 90%je razumna možnost za preizkus kvalifikacij.

V tem primeru mora končna izbira temeljiti ne le na deklarirani čistosti, temveč tudi naCOA, D50, porazdelitev delcev, vsebnost SiO₂ in drugih nečistoč, proizvodna tehnologija in rezultati testiranja končnega kompozita.

Če potrebujete D50 10 µm SiC z nadzorovano čistostjo 88 % ali 90 %, zahtevajte tehnične specifikacije in potrdilo o originalnosti za posamezno serijo.

Ali potrebujete SiC, dobavljen po specifikacijah?

Zhen An International Co., Limited proizvaja silicijev karbid (SiC 80–99 %, vključno z 20 mesh 88 %/90 %) in celotno paleto ferozlitin za industrijo železa in jekla. Vsako dostavo lahko spremlja potrdilo o analizi, poročilo o analizi sita in na zahtevo pregled tretje osebe. Tehniki vam lahko pomagajo določiti stopnjo, porazdelitev velikosti delcev in prakse dodajanja za vašo talino.

E-pošta:sales@zanewmetal.com ·WhatsApp:+86 15518824805 ·

Ponudba silicijevega karbida · Obrazec za zahtevo