استنتاج موجز

بنفس متوسط ​​حجم الجسيماتد50=10 ميكرومترالفرق بينكربيد 88% و كربيد كربيد 90%قد يكون لها آثار على نقل الحرارة في الأنظمة الحرارية LED. النقاء العالي يعني عدد أقل من الشوائب وبالتالي عدد أقل من مراكز تشتت الفونون المحتملة والحواجز الحرارية داخل المادة المركبة.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب تبديدًا ثابتًا للحرارة - على سبيل المثال.المصابيح الأمامية LED للسيارات، ووحدات LED -عالية الطاقة، وإضاءة الشوارع، وأجهزة العرض، ومركبات المصفوفة المعدنية AlSiC/CuSiC- SiC 90% هو عادةً الخيار المفضل، مع تساوي جميع العوامل الأخرى.

ومع ذلك، لا يمكن اعتبار الفارق بمقدار نقطتين مئويتين ضمانًا عالميًا لزيادة معينة في التوصيل الحراري. النتيجة الفعلية لا تعتمد فقط على محتوى SiC، ولكن أيضًاقياس الحبيبات، شكل الجسيمات، نوع المصفوفة، محتوى الرابط، جودة الواجهة، تكنولوجيا الخلط والضغط والتلبيدوكذلك ظروف التشغيل.

لماذا تعتبر الموصلية الحرارية مهمة جدًا لمصابيح LED؟

يقوم LED بتحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء وحرارة. يتم توليد جزء كبير من الحرارة في المنطقةع-ن-انتقالوبالتالي فإن كفاءة تبديد الحرارة ترتبط مباشرة بدرجة حرارة تشغيل LED.

إذا لم يكن التبريد فعالا بما فيه الكفاية، فقد يحدث ما يلي:

• زيادة درجة حرارة الوصلة -n-p;
• انخفاض في كفاءة مضيئة.
• تسارع الشيخوخة من الفوسفور.
• تغيير في الخصائص البصرية.
• زيادة في الإجهاد الحراري.
• تقليل العمر التصميمي لوحدة LED.

ولذلك، عند تطوير مواد موصلة للحرارة لمصابيح LED، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام للمواد ذات الموصلية الحرارية العالية.

كربيد السيليكون (SiC)يستخدم في العديد من التركيبات الموصلة للحرارة بسبب الجمع بين الموصلية الحرارية العالية والثبات الحراري ومقاومة درجات الحرارة المرتفعة.

اعتمادا على شكل وبنية المادة، يمكن أن تختلف الموصلية الحرارية لـ SiC بشكل كبير. بالنسبة إلى SiC أحادي البلورة والسيراميك، توفر الأدبيات المرجعية قيمًا بترتيب120–270 واط/(م ك)، بينما بالنسبة لبعض المركباتالسيكقد يكون النطاق النموذجي تقريبًا170–200 واط/(م ك).

في هذه الحالة، لا يمكن مساواة خصائص المركب النهائي بشكل مباشر بالتوصيل الحراري لبلورة SiC النقية.

1. لماذا يؤثر نقاء SiC على التوصيل الحراري؟

يتم نقل الحرارة في البنية البلورية SiC بشكل رئيسي من خلالفونوناتأي الاهتزازات الجماعية للشبكة البلورية.

كلما قل عدد العيوب الهيكلية والمراحل الأجنبية، زادت كفاءة نقل الحرارة.

قد يحتوي كربيد السيليكون الصناعي على مكونات متبقية مختلفة:

• SiO₂;
• الكربون الحر؛
• أكاسيد الحديد
• أكاسيد الألومنيوم
• أكاسيد الكالسيوم.
• بقايا معدنية أخرى.

لذلك، قد يظهر منتجان لهما نفس حجم الجسيمات ولكن محتوى مختلف من SiC سلوكًا مختلفًا في مركب موصل للحرارة.

الآلية الأساسية - تشتت الفونون

عندما تمر الطاقة الحرارية عبر مادة ما، يمكن للشوائب وعيوب الشبكة أن تبعثر الفونونات.

وهذا يقلل من متوسط ​​المسار الحر للفونون ويمكن أن يقلل من التوصيل الحراري الفعال.

هكذا:

شوائب أقل ← عدد أقل من الحواجز الحرارية المحتملة ← نقل حرارة أكثر كفاءة.

ولهذا السبب زيادة النظافة مع88% إلى 90%يمكن أن تكون ذات أهمية تكنولوجية في أنظمة التوصيل الحراري الحساسة.

2. ماذا يعني SiC 88% وSiC 90%؟

رمزكربيد السيلكون 88%يعني أن محتوى كربيد السيليكون يبلغ حوالي 88%، والباقي عبارة عن مكونات مرتبطة.

لكربيد السيليكون 90%محتوى المكون الرئيسي أعلى، وبالتالي فإن نسبة المكونات المتبقية أقل.

مبسط:

ومن المهم أن نلاحظ أن هذه القيممقارنة النقاء الاسمي، وليس التوصيل الحراري المضمون للمنتج النهائي.

3. لماذا يهم SiO₂

أحد أهم المكونات المتبقية من SiC الصناعي هوثاني أكسيد السيليكون SiO₂.

الموصلية الحرارية لـ SiO₂ أقل بكثير من تلك الخاصة بـ SiC. اعتمادًا على شكل المادة ودرجة حرارتها وبنيتها، يمكن أن يكون الفرق عدة مرات؛ للمقارنة العملية، غالبًا ما يتم استخدام النظام قيد النظر كمبدأ توجيهي بأن SiO₂ يوصل الحرارة تقريبًا5-10 مرات أسوأ من كربيد السيليكون.

ولذلك، فإن وجود مراحل التوصيل الحراري المنخفض يمكن أن يخلق مناطق إضافية من المقاومة لتدفق الحرارة.

إذا تم استخدام جزيئات SiC كمواد مالئة في مصفوفة معدنية، على سبيل المثال فيAlSiC أو CuSiC، تصبح الحالة السطحية للجزيئات مهمة أيضًا.

يمكن للطبقة الزائدة من الشوائب أن:

• تفاقم الاتصال بين الحشو والمصفوفة المعدنية.
• زيادة المقاومة الحرارية بين الوجه.
• التأثير على ترطيب السطح.
• تغيير هيكل الواجهة بعد المعالجة الحرارية.

إنها الواجهة بين SiC والمصفوفة المعدنية التي غالبًا ما تصبح أحد العوامل الرئيسية التي تحدد التوصيل الحراري الفعلي للمركب.

4. ما سبب أهمية D50=10 ميكرومتر أيضًا

محتوى SiC - ليس المعلمة الوحيدة.

في الطلب الفنيد50=10 ميكرومتريعني أن متوسط ​​حجم الجسيمات المميزة وفقًا لطريقة قياس معينة يبلغ حوالي 10 ميكرومتر.

يؤثر حجم الجسيمات على:

• مساحة السطح للحشو.
• توزيع الجزيئات في المصفوفة.
• جودة الخلط
• تشكيل التكتلات.
• الاتصال البيني
• عدد الحدود الحرارية المحتملة.

ولذلك، عند المقارنةكربيد 88% و كربيد كربيد 90%من الضروري الحفاظ على نفس الشيء قدر الإمكان:

• د50؛
• توزيع الجسيمات
• شكل الجسيمات
• طريقة قياس الحبيبات.
• سطح الجسيمات؛
• محتوى الرطوبة.
• العملية التكنولوجية لتصنيع المواد المركبة.
• وإلا فإن النتائج التجريبية قد تكون بسبب أكثر من مجرد أخطاء.

5. SiC 88% مقابل 90%: بنفس D50

إذا كان هناك منتجان متماثلاند50=10 ميكرومترويصبح الفرق في النقاء أكثر وضوحًا من وجهة نظر التحكم في تركيبة المواد الخام.

كربيد السيلكون 88%

عادة ما تكون ميزة 88% SiC هي انخفاض تكلفة المواد الخام.

بالنسبة لبعض التطبيقات التي لا تكون فيها متطلبات التوصيل الحراري هي الحد الأقصى، قد تكون هذه المادة مبررة اقتصاديًا.

ومع ذلك، فإن وجود نسبة أعلى من المكونات المتبقية يعني احتمالية المزيد:

• مراحل الأكسيد
• الكربون الحر؛
• الشوائب المعدنية.
• المناطق ذات الموصلية الحرارية المنخفضة.

كربيد السيليكون 90%

يحتوي SiC 90% على مكون رئيسي أكثر ومراحل متبقية أقل.

قد يساعد هذا:

• تقليل عدد الحواجز الحرارية المحتملة؛
• نقل الحرارة أكثر استقرارا.
• سلوك الحشو أكثر قابلية للتنبؤ به؛
• تحسين السيطرة على تكوين الحزب.

بالنسبة لمصابيح LED عالية الطاقة والمركبات الموصلة حرارياً حيث تكون درجة الحرارة معلمة حرجة،كربيد السيليكون 90%عادة ما تكون نقطة بداية أكثر منطقية لاختبارات المقارنة.

6. دور SiC في مركبات AlSiC و CuSiC

أحد التطبيقات المهمة لـ SiC في الإدارة الحرارية هو - مركبات المصفوفة المعدنية.

السيك

في مركبالسيكيتم توزيع جزيئات كربيد السيليكون في مصفوفة الألومنيوم.

يتم استخدام هذه المواد حيث يكون من الضروري الحصول في وقت واحد على:

• إزالة الحرارة بكفاءة.
• وزن منخفض نسبيًا
• التمدد الحراري المتحكم فيه
• استقرار الأبعاد
• قوة ميكانيكية كافية.

وهذا يجعل AlSiC مادة مثيرة للاهتمام لبعض العبوات والمشتتات الحرارية ومكونات النظام الإلكتروني.

CuSiC

CuSiCيستخدم النحاس كمصفوفة معدنية.

يتمتع النحاس نفسه بموصلية حرارية عالية، لذلك يمكن استخدام مزيج النحاس وSiC لإنشاء مكونات حرارية مع خصائص التمدد الحراري وتبديد الحرارة التي يمكن التحكم فيها.

وفي كلتا الحالتين، فإن جودة سطح SiC وتوزيعه في المصفوفة المعدنية لهما أهمية كبيرة.

7. التأثير على درجة حرارة وصلة LED p-n-

بالنسبة لمصابيح LED، لا يكفي الإعلان ببساطة عن التوصيل الحراري العالي للحشو.

السؤال العملي الرئيسي هو مدى فعالية التصميم النهائي في إزالة الحرارة من منطقة الوصلة p-n-.

تبدو السلسلة الشرطية كما يلي:

تقاطع LED ← الركيزة ← مادة موصلة للحرارة ← بالوعة الحرارة ← البيئة

إذا زادت مقاومة تدفق الحرارة عند أي نقطة، فقد تزيد درجة حرارة الوصلة p-n-.

ولذلك، فإن تحسين جودة SiC يمكن أن يكون منطقيًا على وجه التحديد عندما يؤدي إلى تحسين الأداءمواد موصلة للحرارة جاهزة، وليس فقط المسحوق الأصلي.

8. مثال الاختبار: 90% مقابل 88%

توفر المواد المقدمة للتحليل مثالاً على اختبار الشركة المصنعة، حيثتم استبدال SiC 88% بـ SiC 90% بـ D50 يبلغ حوالي 10 ميكرومترفي مركب AlSiC للموزع الحراري لمصابيح LED الأمامية للسيارات-.

ووفقا للشركة المصنعة، تم الحصول على النتائج التالية:

• زادت الموصلية الحرارية للمركب تقريبًا15%;
• انخفضت درجة حرارة الوصلة -n-بنسبة تقريبًا8 درجة;
• زاد عمر الخدمة المقدر في الاختبارات المتسارعة تقريبًا20%.

يجب أن تؤخذ هذه المؤشرات على وجه التحديدبيانات اختبار الشركة المصنعة، وليس كنتيجة عامة لأي وحدة AlSiC أو أي وحدة -LED.

عند اختيار المواد الخام، يوصى بتكرار الاختبار المقارن على وصفتك الخاصة.

9. ما هي العوامل التي يمكن أن تغير النتيجة؟

لا يمكن الافتراض أن استبدال 88% SiC بـ 90% سيوفر تلقائيًا نفس الزيادة في التوصيل الحراري في جميع الأنظمة.

تتأثر النتيجة النهائية بما يلي:

حجم الجسيمات

حتى مع نفس D50 الاسمي، قد يختلف توزيع الجسيمات.

التكتل

تراكم الجزيئات الصغيرة يمكن أن يخلق عدم تجانس ومقاومة حرارية إضافية.

واجهة كربيد/معدن

تعتبر جودة الاتصال بين الحشو والمصفوفة ذات أهمية كبيرة.

جزء حجمي من SiC

يمكن أن تؤثر زيادة محتوى الحشو على التوصيل الحراري والكثافة واللزوجة وقابلية المعالجة.

تكنولوجيا التصنيع

يمكن أن يؤدي الخلط والضغط والتسلل والتلبيد والمعالجة الحرارية إلى تغيير هيكل المادة النهائية بشكل كبير.

درجة حرارة التشغيل

قد تتغير الموصلية الحرارية واستقرار الواجهة مع درجة الحرارة.

لذلك، من الضروري مقارنة المساحيق فحسب، بل أيضاالمواد المركبة الجاهزة.

10. حيث يكون من المنطقي استخدام SiC 90%

يعد النقاء العالي أمرًا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص للتطبيقات التي يكون فيها التحكم في درجة الحرارة متطلبًا تقنيًا رئيسيًا.

إضاءة LED للسيارات-.

تعمل المصابيح الأمامية ووحدات LED الأخرى عالية الطاقة-في ظل ظروف الحمل الحراري العالي.

يساعد تبديد الحرارة المستقر على التحكم في درجة حرارة مجموعة LED.

إنارة الشوارع

تعمل مصابيح LED القوية- لفترة طويلة، وبالتالي فإن كفاءة تبديد الحرارة تؤثر على استقرار التشغيل.

مصابيح LED-كشافة

بالنسبة لأجهزة العرض وأنظمة الإضاءة الأخرى عالية الطاقة، تعد درجة الحرارة عامل موثوقية مهمًا.

العلب الإلكترونية والمشتتات الحرارية

يمكن استخدام AlSiC وCuSiC في الهياكل التي تتطلب مزيجًا من التوصيل الحراري ومعامل التمدد الحراري المتحكم فيه.

11. عندما يمكن تبرير 88% SiC اقتصاديًا

SiC 90% ليس بالضرورة الخيار الأفضل لكل مشروع.

إذا كان النظام:

• لا يعمل عند الحمل الحراري العالي.
• يسمح بدرجات حرارة تشغيل أعلى؛
• لديه هامش كبير من المقاومة الحرارية.
• حساسة لتكلفة المواد الخام.
• الذي - التيكربيد السيلكون 88%قد يكون خيارا مناسبا.

في هذه الحالة، يُنصح بإجراء اختبار مقارن وتقدير تكلفة ليس فقط المواد الخام، ولكن أيضًا النظام بأكمله.

في بعض الأحيان يكون الحشو الأرخص ثمناً أكثر اقتصاداً إذا ظلت الموصلية الحرارية النهائية ضمن المواصفات.

12. كيفية مقارنة SiC 88% وSiC 90% بشكل صحيح قبل الشراء

يوصى بإنشاء مواصفات مقارنة للمشتري أو المهندس.

يجب عليك أن تطلب من المورد:

• محتوى كربيد السيليكون؛
• د50؛
• تكوين حبيبي كامل.
• محتوى SiO₂؛
• محتوى الكربون الحر.
• محتوى Fe₂O₃؛
• محتوى Al₂O₃؛
• محتوى تساو.
• رطوبة؛
• الكثافة الظاهرية
• طريقة قياس حجم الجسيمات.
• شهادة توثيق البرامج لكل دفعة.

من المهم بشكل خاص عدم قصر نفسك على هذه العبارة"كربيد 90%".

بالنسبة للمشتريات الصناعية، من المفيد جدًا إجراء تحليل كيميائي كامل وقياس الحبيبات الخاضع للرقابة.

13. توصيات للشراء

إذا كانت المادة مخصصة لمركب LED -عالي التوصيل للحرارة، فيمكن أن تسجل المواصفات بشكل منفصل:

نقاء كربيد السيليكون:أكبر من أو يساوي 90%
د50:10 ميكرون
توزيع حجم الجسيمات:حسب النطاق المتفق عليه
SiO₂:حسب الحد المتفق عليه
الكربون الحر:حسب الحد المتفق عليه
رُطُوبَة:حسب الحد المتفق عليه
شهادة توثيق البرامج:لكل دفعة

بالنسبة للإنتاج الضخم، من المرغوب فيه أيضًا إجراء مراقبة واردة للعديد من المؤشرات الرئيسية.

يؤدي هذا إلى تجنب الموقف الذي تظل فيه الدرجة الاسمية كما هي، ولكن السلوك الفعلي للمادة يختلف من دفعة إلى أخرى.

14. خلاصة القول: SiC 88% أو SiC 90%؟

لوD50 هو نفسه وهو 10 ميكرومتر، فإن النقاء الأعلى لـ SiC 90٪ يوفر نسبة أقل من المكونات المتبقية.

من منظور الإدارة الحرارية، قد يعني هذا ما يلي:

شوائب أقل ← عدد أقل من الحواجز الحرارية المحتملة ← تشتت فونون أقل ← نقل حرارة أكثر كفاءة.

لذلك على المسؤولينإدارة الحرارة LEDالتطبيقات، وخاصة فيAlSiC وCuSiC، SiC 90% هو الخيار المفضل لبدء اختبار التأهيل.

ومع ذلك، ينبغي أن يعتمد الاختيار النهائي على اختبار المركب النهائي.

لا يمكن القول بشكل مباشر أن أي SiC 90% سيكون SiC 88% أو 15%.يعتمد الاختلاف الفعلي على التركيب الكيميائي وحجم الجسيمات وتوزيعها والواجهة وتكنولوجيا التصنيع.

الأسئلة المتداولة

1. أيهما أفضل لـ LED - SiC 88% أو SiC 90%؟

مع نفس D50كربيد السيليكون 90%هو الخيار المفضل بشكل عام لتطبيقات التوصيل الحراري لأنه يحتوي على عدد أقل من المكونات المتبقية.

2. لماذا يؤثر نقاء SiC على التوصيل الحراري؟

يمكن للشوائب أن تبعثر الفونونات وتخلق مراحل توصيل حراري منخفضة، مما يزيد من مقاومة تدفق الحرارة.

3. ماذا يعني D50=10 ميكرومتر؟

يميز D50 متوسط ​​حجم الجسيمات وفقًا لطريقة القياس المستخدمة. بالنسبة لعملية شراء محددة، يجب أيضًا الاتفاق على التوزيع الكامل للجسيمات.

4. هل يمكن لـ 90% من SiC ضمان خفض درجة حرارة LED بمقدار 8 درجات؟

رقم القيمة تقريبًا.8 درجةيشير إلى مثال الاختبار المحدد من قبل الشركة المصنعة. إنها ليست ضمانة شاملة.

5. من أين أتى الرقم +15% للتوصيل الحراري؟

هذانتيجة اختبار الشركة المصنعةالواردة في المواد المصدر. بالنسبة لتركيبات AlSiC الأخرى، قد تختلف النتيجة.

6. لماذا يضعف SiO₂ التوصيل الحراري؟

يتمتع SiO₂ بموصلية حرارية أقل بكثير من SiC، لذا فإن وجوده يمكن أن يخلق حواجز حرارية إضافية.

7. هل SiC 88% مناسب لـ AlSiC؟

نعم، في بعض الأنظمة ذات التوجه الاقتصادي، يمكن استخدام 88% من كربيد السيليكون إذا كانت الموصلية الحرارية الناتجة تلبي المتطلبات.

8. لماذا قد يكون 90% SiC مفضلاً لمصابيح LED الخاصة بالسيارات؟

تعمل المصابيح الأمامية LED للسيارات- تحت حمل حراري كبير، لذا فإن استقرار نقل الحرارة له أهمية متزايدة.

9. هل من الممكن مقارنة SiC 88% و90% بناءً على محتوى SiC فقط؟

لا، يجب أن يؤخذ بعين الاعتبارD50، توزيع الجسيمات، SiO₂، الكربون الحر، أكاسيد المعادن، الرطوبة وجودة الدفعة.

10. ما هو حجم الجسيمات الأفضل لمركب LED-؟

لا يوجد مقاس واحد يناسب الجميع. تعتبر هذه المقارنةD50 حوالي 10 ميكرونلكن الحجم الأمثل يعتمد على التركيبة المحددة وتكنولوجيا التصنيع.

11. ما هو AlSiC؟

AlSiC - عبارة عن مركب مصفوفة معدنية تحتوي فيه مصفوفة الألومنيوم على جزيئات SiC.

12. ما هو CuSiC؟

CuSiC - عبارة عن مركب من مصفوفة النحاس/كربيد السيليكون مصمم للجمع بين تبديد الحرارة والأداء الحراري المتحكم فيه.

13. هل من الضروري الحصول على شهادة توثيق البرامج لكل دفعة من SiC؟

للتطبيقات الصناعية فمن المستحسن الحصول عليهاشهادة توثيق البرامج لكل دفعةخاصة إذا تم استخدام المادة في المكونات الحرارية الحرجة.

14. هل يمكن لـ SiC أنقى تحسين عمر LED؟

من المحتمل - من خلال تحسين تبديد الحرارة وانخفاض درجة حرارة التشغيل. لكن عمر الخدمة يعتمد على تصميم LED بالكامل وظروف التشغيل.

15. كيف يمكن التحقق مما إذا كان SiC 90% أفضل حقًا من SiC 88%؟

أفضل طريقة - لإجراء مراقبةمقارنة أ/ب-.باستخدام نفس D50 والوصفة ومحتوى الحشو وتكنولوجيا الإنتاج، ثم قم بقياس التوصيل الحراري ودرجة حرارة LED.

خاتمة

لاستخدام كربيد السيليكون فيإدارة الحرارة LEDالفرق بيننقاء 88% و90%له أساس مادي، ولكن لا يمكن فصله عن المعلمات الأخرى للمادة.

مع نفسد50=10 ميكرومتريحتوي SiC 90% على عدد أقل من المراحل المتبقية، والتي يمكن أن تقلل من تشتت الفونون وعدد مناطق التوصيل الحراري المنخفضة. في مركبات المصفوفة المعدنيةألسيك/كيوسيكمن الأهمية الإضافية جودة الواجهة بين SiC والمصفوفة المعدنية.

لمصابيح LED عالية الطاقة وإضاءة السيارات والتطبيقات الحرارية الهامة الأخرىكربيد السيليكون 90%هو خيار معقول لاختبار التأهيل.

في هذه الحالة، يجب أن يعتمد الاختيار النهائي ليس فقط على النقاء المعلن، ولكن أيضًاCOA، D50، توزيع الجسيمات، محتوى SiO₂ والشوائب الأخرى، تكنولوجيا الإنتاج ونتائج اختبار المركب النهائي.

إذا كنت تحتاج إلى D50 10 ميكرومتر SiC بنقاء يمكن التحكم فيه بنسبة 88% أو 90%، فيرجى طلب المواصفات الفنية وشهادة توثيق البرامج الخاصة بالدفعة.

هل تحتاج إلى توفير SiC للمواصفات؟

تنتج شركة Zhen An International Co., Limited كربيد السيليكون (SiC 80-99%، بما في ذلك 20 شبكة 88%/90%) ومجموعة كاملة من السبائك الحديدية لصناعات الحديد والصلب. يمكن أن تكون كل عملية تسليم مصحوبة بشهادة تحليل وتقرير تحليل غربال، وعند الطلب، فحص من طرف ثالث. يمكن للفنيين مساعدتك في تحديد الدرجة وتوزيع حجم الجسيمات وممارسات الإضافة لمصهورتك.

بريد إلكتروني:sales@zanewmetal.com ·واتساب:+86 15518824805 ·

مجموعة كربيد السيليكون · نموذج الطلب