Сравнение на няколко LED субстратни материала

Сравнение на няколко LED субстратни материала

 

При избора на субстратни материали обикновено се избират материали с висока топлопроводимост като субстрати и еквивалентното термично съпротивление на тези материали се изчислява и сравнява, след което се избират материали, които са по-благоприятни за разсейване на топлината от LED с висока мощност. Нека да разгледаме сравнението на производителността на следните субстратни материали.

Субстрат от берилиев оксид

 

Берилиевият оксид е отличен топлопроводник с висока твърдост и якост, а топлопроводимостта на оксидния субстрат е повече от десет пъти по-голяма от алуминиевия субстрат, който е подходящ за вериги с висока мощност, а диелектричната му константа е ниска и може да се използва и за високочестотни вериги. Но цената му е по-висока.

 

Субстрати от алуминиев нитрид

Алуминиевият нитрид, за разлика от алуминиевия оксид, не се среща естествено в природата. Следователно алуминиевият нитрид трябва да се произвежда изкуствено и цената на алуминиевия нитрид е по-скъпа от тази на алуминиевия оксид. Неговите изключителни отлични свойства са същата топлопроводимост като берилиевия оксид, както и добри електрически изолационни свойства и диелектрични свойства. В сравнение с алуминиевия оксид, изолационното съпротивление, издържаното напрежение на изолацията е по-високо и диелектричната константа е по-ниска, особено топлопроводимостта на алуминиевия нитрид е повече от 10 пъти по-голяма от тази на алуминиевия оксид и CTE съответства на силициевата пластина. Алуминиевият нитрид е един от малкото материали, които имат добра топлопроводимост и добри електроизолационни свойства.

 

Керамични подложки

Сред практичните керамични субстратни материали алуминиевият оксид има ниска цена и цялостното му представяне е най-доброто по отношение на механична якост, изолация, топлопроводимост, устойчивост на топлина, устойчивост на термичен удар, химическа стабилност и т.н., и се използва най-много като субстратен материал. Стъкленият състав на алуминиевата керамика обикновено се състои от силициев диоксид и други оксиди и съдържанието на стъкло може да варира от много високо до много ниско, тъй като топлопроводимостта на стъклото е много лоша, следователно топлопроводимостта на керамиката с високо съдържание на стъкло трябва трябва да се обърне внимание при производството на вериги с висока плътност и висока мощност.

 

SiC субстрати

SiC е съединение със силна ковалентна връзка, второ след диаманта по твърдост, и има отлична износоустойчивост и химическа устойчивост. Топлопроводимостта на монокристалите с висока чистота също е на второ място след диаманта. В сравнение с други материали, неговият коефициент на топлинна дифузия е голям, дори по-голям от този на медта, а коефициентът му на топлинно разширение е близък до този на силиция. При стайна температура неговата топлопроводимост е по-висока от тази на алуминия, до повече от 20 пъти от тази на алуминиевите субстрати, но неговата топлопроводимост намалява значително с повишаването на температурата. В сравнение с двуалуминиевия оксид, той има висока диелектрична константа и има диференциално издържащо напрежение на изолацията.

 

AlSiC субстрати

Като подсилващ материал частиците SiC имат предимствата на отлична производителност и ниска цена, а техният CTE е най-близък до CTE на Si и топлопроводимостта

 

Той е 80-170W/(mK), модулът на еластичност е 450GPa, а плътността е 3,2g/; Като субстратен материал, Al има предимствата на висока топлопроводимост (170-220 W/(mK)), ниска плътност (279 g/), ниска цена и лесна обработка, но неговият недостатък е, че CTE е висок . Въпреки това, след като двата композитни материала са оформени, те могат да дадат пълна игра на предимствата на A1 и съответните им предимства и да преодолеят съответните им недостатъци, така че да могат да покажат отлично цялостно представяне.

 

Топлинната проводимост на AlSiC е около 10 пъти по-голяма от тази на сплавта Kovar и алуминиевия оксид и е сравнима с тази на Si и Cu-W. CTE на AlSiC е подобен и CTE може да се регулира според количеството на добавянето, така че точният коефициент на термично разширение да може да бъде съпоставен, така че междинното напрежение на съседните материали да бъде сведено до минимум и чиповете с висока мощност могат да бъдат монтирани директно върху субстрата, без да се притеснявате за напрежението им при несъответствие.