Comparació de diversos materials de substrat LED

Comparació de diversos materials de substrat LED

 

Quan es seleccionen materials de substrat, els materials amb alta conductivitat tèrmica es seleccionen generalment com a substrats i es calcula i es compara la resistència tèrmica equivalent d'aquests materials i, a continuació, es seleccionen els materials més favorables a la dissipació de calor LED d'alta potència. Fem una ullada a la comparació de rendiment dels següents materials de substrat.

Substrat d'òxid de beril·li

 

L'òxid de beril·li és un excel·lent conductor tèrmic amb una gran duresa i resistència, i la conductivitat tèrmica del substrat d'òxid és més de deu vegades la del substrat d'alúmina, que és adequat per a circuits d'alta potència, i la seva constant dielèctrica és baixa, i és també es pot utilitzar per a circuits d'alta freqüència. Però el seu cost és més elevat.

 

Substrats de nitrur d'alumini

El nitrur d'alumini, a diferència de l'alúmina, no es troba de forma natural a la natura. Per tant, el nitrur d'alumini s'ha de fabricar artificialment i el preu del nitrur d'alumini és més car que el de l'òxid d'alumini. Les seves excel·lents propietats són la mateixa conductivitat tèrmica que l'òxid de beril·li, així com bones propietats d'aïllament elèctric i propietats dielèctriques. En comparació amb l'alúmina, la resistència d'aïllament, la tensió de resistència a l'aïllament és més alta i la constant dielèctrica és menor, especialment la conductivitat tèrmica del nitrur d'alumini és més de 10 vegades la de l'alúmina, i el CTE coincideix amb la hòstia de silici. El nitrur d'alumini és un dels pocs materials que té una bona conductivitat tèrmica i bones propietats d'aïllament elèctric.

 

Substrats ceràmics

Entre els materials de substrat ceràmics pràctics, l'alúmina té un preu baix i el seu rendiment integral és el millor en termes de resistència mecànica, aïllament, conductivitat tèrmica, resistència a la calor, resistència al xoc tèrmic, estabilitat química, etc., i s'utilitza més. com a material de suport. La composició de vidre de la ceràmica d'alúmina es compon generalment de sílice i altres òxids, i el contingut de vidre pot variar de molt alt a molt baix, perquè la conductivitat tèrmica del vidre és molt pobre, per tant, la conductivitat tèrmica de la ceràmica amb un alt contingut de vidre ha de ser. cal prestar atenció a la fabricació de circuits d'alta densitat i alta potència.

 

Substrats de SiC

El SiC és un compost d'enllaç covalent fort, el segon només per duresa del diamant, i té una excel·lent resistència al desgast i resistència química. La conductivitat tèrmica dels cristalls simples d'alta puresa també és la segona només per darrere del diamant. En comparació amb altres materials, el seu coeficient de difusió tèrmica és gran, fins i tot més gran que el del coure, i el seu coeficient d'expansió tèrmica és proper al del silici. A temperatura ambient, la seva conductivitat tèrmica és superior a la de l'alumini, fins a més de 20 vegades la dels substrats d'alúmina, però la seva conductivitat tèrmica disminueix significativament amb l'augment de la temperatura. En comparació amb l'alúmina, té una constant dielèctrica elevada i té una tensió de suport d'aïllament diferencial.

 

Substrats d'AlSiC

Com a material de reforç, les partícules de SiC tenen els avantatges d'un excel·lent rendiment i un baix cost, i el seu CTE és el més proper al CTE de Si i la conductivitat tèrmica.

 

És 80-170W/(mK), el mòdul elàstic és de 450 GPa i la densitat és de 3,2 g/; Com a material de substrat, Al té els avantatges d'una alta conductivitat tèrmica (170-220 W/(mK)), baixa densitat (279 g/), baix preu i fàcil processament, però el seu desavantatge és que el CTE és alt. . No obstant això, un cop formats els dos materials compostos, poden jugar al màxim els avantatges d'A1 i els seus respectius avantatges, i superar les seves respectives deficiències, de manera que poden mostrar un rendiment global excel·lent.

 

La conductivitat tèrmica d'AlSiC és aproximadament 10 vegades la de l'aliatge Kovar i l'alúmina, i comparable a la de Si i Cu-W. El CTE d'AlSiC és similar, i el CTE es pot ajustar per la quantitat d'addició, de manera que es pot igualar el coeficient exacte d'expansió tèrmica, de manera que es pot minimitzar l'estrès interfacial dels materials adjacents i es poden fer xips d'alta potència. muntats directament sobre el substrat sense preocupar-se de la seva tensió de desajust.