Excelente capacidade de dissipação de calor é muito importante para o LED, pois no processo de conversão de energia elétrica em energia luminosa, grande parte (70% a 80%) da energia será convertida em energia térmica, e quanto maior a potência, mais calor precisa ser emitido. Se esse calor não puder ser dissipado a tempo, o aumento na temperatura da junção causado por eles não só levará a uma redução na potência óptica de saída do LED, mas também o chip ficará mais nítido e acelerado, e a vida útil do dispositivo será reduzida, então os produtos LED deve garantir uma dissipação de calor suave. No processo de dissipação de calor do LED, o "substrato do pacote" desempenha um papel muito importante, portanto, o desenvolvimento de material de substrato de dissipação de calor de alta condutividade térmica tornou-se uma forma importante de resolver o problema de dissipação de calor dos dispositivos LED e melhorar a eficiência luminosa e vida útil do LED de alta potência.
Com o aumento da potência do LED, os substratos de resina tradicionais têm sido incapazes de atender às suas necessidades de desempenho de dissipação de calor. Hoje em dia, a pesquisa internacional neste campo está focada principalmente em substratos cerâmicos de alta condutividade térmica com alta condutividade térmica, coeficiente de expansão térmica compatível com chips semicondutores e altas propriedades de isolamento.
Na escolha de materiais cerâmicos, as cerâmicas Al2O3 e BeO são os dois principais substratos a serem considerados há muito tempo, porém, ambos apresentam deficiências inerentes, como Al2O3 possui baixa condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica que não corresponde ao material de cavacos; BeO tem um alto custo de produção e é altamente tóxico, o que não favorece a produção em larga escala. Além disso, embora o SiC tenha alta condutividade térmica e o coeficiente de expansão térmica seja o mais próximo do Si, sua temperatura de sinterização chega a dois mil graus, o consumo de energia de preparação é grande e o custo de produção de prensagem a quente é alto, o que também limita seu desenvolvimento e aplicação como material de substrato.
Além do exposto, a melhor opção é o nitreto de alumínio (AlN), que é um dos poucos materiais cerâmicos com uma interessante combinação de alta condutividade térmica e excelentes propriedades de isolamento elétrico, além de ser ecologicamente correto e não- tóxico, mas também possui alta resistência mecânica e estabilidade química, pode manter condições normais de trabalho em ambientes agressivos. Portanto, como um material de dissipação de calor LED de alta potência é mais adequado. A tabela a seguir compara as propriedades do AlN com outros materiais de embalagem cerâmicos comuns.
A razão pela qual o nitreto de alumínio (AlN) é particularmente adequado para uso como substrato, especialmente na área de LEDs de alta potência, baseia-se principalmente em sua série de excelentes características de desempenho, que resolvem diretamente os principais problemas técnicos do LED. dissipação de calor e melhorar significativamente o desempenho geral e a vida útil dos dispositivos LED. A seguir está uma explicação detalhada das vantagens do nitreto de alumínio como material de substrato:
Excelente condutividade térmica
O nitreto de alumínio tem condutividade térmica extremamente alta, excedendo em muito a dos substratos cerâmicos tradicionais Al2O3. A alta condutividade térmica significa que o substrato de nitreto de alumínio pode conduzir de forma mais eficaz o calor gerado pelo chip de LED para o sistema de resfriamento rapidamente, reduzindo significativamente a temperatura de junção do chip de LED. Isto é particularmente importante para leds de alta potência, porque os leds de alta potência gerarão mais calor no trabalho e, se não puderem ser dispersos a tempo, afetarão seriamente sua eficiência luminosa e vida útil.
Coeficiente de expansão térmica correspondente
O coeficiente de expansão térmica do nitreto de alumínio é relativamente próximo ao dos materiais de chip de LED (como o silício), o que ajuda a reduzir o estresse térmico causado pelas mudanças de temperatura, evitando rachaduras ou descascamento da interface entre o chip e o substrato e melhorar a confiabilidade e a estabilidade a longo prazo do dispositivo.
Excelente desempenho de isolamento elétrico
O nitreto de alumínio não é apenas um bom condutor térmico, mas também possui excelentes propriedades de isolamento elétrico, o que é fundamental para aplicações de LED que exigem alto isolamento elétrico. Garante a operação segura do circuito LED e evita falhas causadas por vazamento ou curto-circuito.
Ecologicamente correto e não tóxico
Em comparação com materiais tóxicos como BeO, o nitreto de alumínio não é tóxico e é inofensivo, atende aos requisitos ambientais e é adequado para produção e aplicação em larga escala, reduzindo riscos à saúde e impactos ambientais no processo de produção.
Alta resistência mecânica e estabilidade química
O substrato AlN tem alta resistência mecânica, pode suportar maior estresse mecânico e impacto, enquanto sua estabilidade química também é excelente, pode manter um desempenho estável em uma variedade de ambientes agressivos, prolongar a vida útil dos produtos LED.
O processo de preparação é relativamente amigável
Embora o processo de preparação de nitreto de alumínio também exija uma certa quantidade de tecnologia e custos, em comparação com materiais sinterizados de alta temperatura, como o SiC, sua temperatura de sinterização é relativamente baixa, o consumo de energia de preparação é pequeno e o custo de produção de prensagem a quente é controlável , o que conduz à produção industrial em grande escala.
Em conclusão, o nitreto de alumínio com sua alta condutividade térmica, coeficiente de expansão térmica correspondente, excelentes propriedades de isolamento elétrico, proteção ambiental, não tóxico, alta resistência mecânica e estabilidade química e processo de preparação relativamente amigável, torna-se a escolha ideal de alta -materiais de substrato de resfriamento de LED de energia. Ele não apenas resolve o problema da dissipação de calor do LED, mas também melhora o desempenho geral e a vida útil dos dispositivos LED e promove o desenvolvimento da tecnologia LED.
