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新型材料在LED职业热办理的使用
来源:http://www.jgjjl.com 编辑:www.kb88.com 2018-08-13 02:41

  新型材料在LED职业热办理的使用

  “十二五”七大战略性新兴工业开展规划和当地节能环保LED照明推广方针的出台,为LED照明带来严重开展要害。据职业陈述显现,我国LED照明职业商场规模从2008年至2012年由缺少140亿增加至约800亿,增加率约484%,估计2013年我国LED照明职业将打破1000亿,增加率达38.6%。

  在LED工业链条中,上游芯片、外延等要害技能被世界厂商(PhilipsLumileds、CK、CREE、Nichia、OSRAM等)牢牢操控。国内LED竞赛商场首要会集在中游加工、下流终端及部分低价值的配套工业,并在地域上形成形珠江三角洲、长江三角洲、北方区域、闵三角区域四大工业链区域。

  

  

图1:LED工业链及代表公司

  随同大功率LED照明的遍及开展,产品元器材对散热功用的要求越来越高。高效热办理成为限制大功率LED开展的要害。现在,LED职业界高效的能量转化和热能操控首要经过芯片、封装、系统集成三方面完成,首要有结构改善和新式资料运用两种办法。

  结构改善是指依托增大散热面积、改善对流辐射完成热办理。该技能相对难度较小、易完成,能在出产中遍及运用。如今,LED职业界选用的的首要散热技能有:微槽群复合变相技能、热管技能、喷雾冷却技能、热电制冷技能、热声制冷技能、组成微喷及振荡制冷技能、蒸汽紧缩制冷技能等。但此办法影响产品体积、本钱、质量和封装密度,且不能无限增大散热面积,具有适当大的局限性。

  新式资料的运用是当时LED热办理的研讨要点,经过高导热资料的运用直接大幅度提高元器材的功用。照明职业在传统照明向LED照明的转型中,其导热资料阅历了榜首、二代到第三、四代先进资料的转化,传统资料逐步被以金刚石系列复合资料、碳资料、热界面资料为代表的新式资料替代。新式资料越来越多运用于LED基板及封装。

  就LED职业而言,新式资料在基板和封装上的运用对LED高效热办理完成有重要意义。本文要点介绍国内运用于LED职业的新式导热资料及其功用,首要有金刚石系列复合资料、碳化硅铝、碳资料、其它资料等。

  一、金刚石系列复合资料

  金刚石系列复合资料首要有金刚石/铜、金刚石/铝。以铜/铝为基体,金刚石颗粒为功用组元的金刚石系列复合资料具有高导热率、低热胀大系数、密度较小、较好的可镀覆性和可加工性等长处。首要制备办法有:高温高压法、放电等离子烧结、粉末冶金法(冷压烧结法、热压法)、液相浸渗法等。金刚石和铜/铝的浸润性、金刚石石墨化、制作本钱等是影响企业出产的首要问题。国内只要较少的企业及院所可以出产,例如北京有色金属研讨总院(有研总院)、攀时我国、台钻科技等。

  北京有色金属研讨总院研发的第四代高导热、低胀大的金刚石/铜热导率达650 W/m?K以上,热胀大系数为5-7 ×10-6/℃,与国外同类产品适当,居国内抢先,在高功率半导体照明器材等热沉部位有运用研讨。金刚石/铜复合资料在大功率LED器材上运用后散热效果显著,结温降低了10.6%,热阻降低了33.3%,大幅度提高了大功率LED器材的寿数和可靠性,充分发挥了该资料的优势。

  二 碳化硅铝

  碳化硅/铝是以铝合金作基体,碳化硅颗粒为增强体的颗粒增强金属基复合资料,交融了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势。因其高导热性、与芯片相匹配的热胀大系数、密度小、重量轻,以及高硬度和高抗弯强度,在LED电子封装中有运用远景。碳化硅/铝在基板上运用较广泛,有多家公司如有研总院、江苏鼎启(署理美国TTC资料)等出产。北京有色金属研讨总院出产的新式碳化硅铝复合资料具有“轻、硬、刚、巧、廉、美”的特征,满意了封装的简便化、高密度化等要求,适于运用LED、航空、航天、电子元器材、壳体封装等广泛范畴。

  

  

表1:北京有色金属研讨总院LED导热新资料功用参数

  三 碳资料

  碳资料首要由指由石墨制成的石墨片、石墨膜等,集金属资料的导电性、有机塑料的可塑性、高的平面热功用、化学稳定性等工艺特征一身。除相似金属资料的高导热功用外,“轻浮、柔韧”的功用决议了它广泛运用于电子机器内的半导体、锂电池周边的散热片及散热器等部件。一经面世,碳资料便敏捷在led电子、平板电脑、手持设备、特别是在智能手机上广泛运用。国内商场的首要供货商有韩国SKC、深圳垒石、跨过有限公司等。

  四 其他资料

  除上述新式资料外,国内LED照明商场选用的导热新式资料还有其它类别:如钼铜、钨铜、铜-钼铜-铜、气相成长碳纤维、碳纳米管、导热绝缘硅胶资料、导热硅脂、灌封硅胶等。在新式资料的开发及运用方面,国内只要少量企业(如北京有色金属研讨总院等)有和世界闻名公司适当的实力。

  随同绿色修建、节能环保的推广,LED商业及民用照明进入开展好时机,但国内LED职业厂商仍旧面对处于工业链低端、缺少自主知识产权、出产本钱高级的商场压力。限于结构改善在LED热办理中的局限性,新式资料是LED散热的要害。在LED照明的改善中,新式导热资料的运用除产品自身的功用外仍需考虑出产本钱、规模化出产可操作性、商场需求等多要素。新式导热资料功用的提高、封装工艺的改善、模组化封装逐步成为LED职业高效热办理完成的研讨热门。