Kết luận ngắn gọn

Với cùng kích thước hạt trung bìnhD50=10 µmsự khác biệt giữaSiC 88% và SiC 90%có thể có tác động đến việc truyền nhiệt trong hệ thống nhiệt LED. Độ tinh khiết cao hơn có nghĩa là ít tạp chất hơn và do đó có ít trung tâm tán xạ phonon tiềm năng và rào cản nhiệt hơn trong vật liệu composite.

Đối với các ứng dụng yêu cầu tản nhiệt ổn định - ví dụ:đèn pha LED ô tô, mô-đun LED{0}}công suất cao, đèn đường, máy chiếu và vật liệu tổng hợp ma trận kim loại AlSiC/CuSiC- SiC 90% thường là tùy chọn ưu tiên, tất cả các yếu tố khác đều bằng nhau.

Tuy nhiên, sự khác biệt 2 điểm phần trăm không thể được coi là sự đảm bảo chung cho sự gia tăng nhất định về độ dẫn nhiệt. Kết quả thực tế không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng SiC mà còn phụ thuộc vàokích thước hạt, hình dạng hạt, loại ma trận, hàm lượng chất kết dính, chất lượng bề mặt, công nghệ trộn, ép và thiêu kết, cũng như điều kiện hoạt động.

Tại sao độ dẫn nhiệt lại quan trọng đối với đèn LED

Đèn LED chuyển đổi năng lượng điện thành ánh sáng và nhiệt. Một phần đáng kể nhiệt được tạo ra trong khu vựcchuyển đổi p{0}}n{1}}, do đó hiệu suất tản nhiệt liên quan trực tiếp đến nhiệt độ hoạt động của đèn LED.

Nếu việc làm mát không đủ hiệu quả, những điều sau đây có thể xảy ra:

• tăng nhiệt độ của điểm nối p{0}}n{1}};
• giảm hiệu suất phát sáng;
• tăng tốc độ lão hóa của phốt pho;
• thay đổi đặc tính quang học;
• tăng ứng suất nhiệt;
• Giảm tuổi thọ thiết kế của mô-đun LED.

Vì vậy, khi phát triển vật liệu dẫn nhiệt cho đèn LED người ta chú ý nhiều đến vật liệu có tính dẫn nhiệt cao.

Cacbua silic (SiC)được sử dụng trong các chế phẩm dẫn nhiệt khác nhau do sự kết hợp giữa tính dẫn nhiệt cao, độ ổn định nhiệt và khả năng chịu nhiệt độ cao.

Tùy thuộc vào hình dạng và cấu trúc của vật liệu, độ dẫn nhiệt của SiC có thể thay đổi đáng kể. Đối với SiC đơn tinh thể và gốm, tài liệu tham khảo cung cấp các giá trị theo thứ tự120–270 W/(m·K), trong khi đối với một số vật liệu tổng hợpAlSiCmột phạm vi điển hình có thể là khoảng170–200 W/(m·K).

Trong trường hợp này, các đặc tính của hỗn hợp thành phẩm không thể được đánh đồng trực tiếp với độ dẫn nhiệt của tinh thể SiC nguyên chất.

1. Tại sao độ tinh khiết SiC ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt?

Nhiệt trong cấu trúc tinh thể SiC được truyền chủ yếu quaphonon, tức là các dao động tập thể của mạng tinh thể.

Càng ít khuyết tật cấu trúc và pha lạ thì khả năng truyền nhiệt càng hiệu quả.

Cacbua silic công nghiệp có thể chứa nhiều thành phần còn sót lại:

• SiO₂;
• cacbon tự do;
• oxit sắt;
• oxit nhôm;
• oxit canxi;
• di tích khoáng sản khác.

Do đó, hai sản phẩm có cùng kích thước hạt nhưng hàm lượng SiC khác nhau có thể thể hiện tính chất khác nhau trong hỗn hợp dẫn nhiệt.

Cơ chế cơ bản - tán xạ phonon

Khi năng lượng nhiệt truyền qua vật liệu, tạp chất và khuyết tật mạng có thể làm phân tán phonon.

Điều này làm giảm đường tự do trung bình của phonon và có thể làm giảm độ dẫn nhiệt hiệu quả.

Như vậy:

ít tạp chất hơn → ít rào cản nhiệt tiềm năng hơn → truyền nhiệt hiệu quả hơn.

Đó là lý do tại sao việc tăng cường độ sạch sẽ bằng88% đến 90%có thể có ý nghĩa về mặt công nghệ trong các hệ thống dẫn nhiệt nhạy cảm.

2. SiC 88% và SiC 90% có ý nghĩa gì?

Biểu tượngSiC 88%có nghĩa là hàm lượng cacbua silic là khoảng 88%, phần còn lại là các thành phần liên quan.

VìSiC 90%hàm lượng thành phần chính càng cao nên tỷ lệ thành phần dư càng thấp.

Đơn giản hóa:

Điều quan trọng cần lưu ý là những giá trị này làso sánh độ tinh khiết danh nghĩa, chứ không phải độ dẫn nhiệt được đảm bảo của thành phẩm.

3. Tại sao SiO₂ lại quan trọng

Một trong những thành phần dư quan trọng nhất của SiC công nghiệp làsilicon dioxide SiO₂.

Độ dẫn nhiệt của SiO₂ thấp hơn đáng kể so với SiC. Tùy thuộc vào hình dạng, nhiệt độ và cấu trúc của vật liệu, sự khác biệt có thể nhiều lần; Để so sánh thực tế, hệ thống đang được xem xét thường được sử dụng làm hướng dẫn rằng SiO₂ dẫn nhiệt xấp xỉTệ hơn 5–10 lần so với SiC.

Do đó, sự hiện diện của các pha dẫn nhiệt thấp có thể tạo ra thêm các vùng cản trở dòng nhiệt.

Nếu các hạt SiC được sử dụng làm chất độn trong nền kim loại, ví dụ như trongAlSiC hoặc CuSiC, tình trạng bề mặt của các hạt cũng trở nên quan trọng.

Một lớp tạp chất dư thừa có thể:

• làm xấu đi sự tiếp xúc giữa chất độn và ma trận kim loại;
• tăng khả năng chịu nhiệt bề mặt;
• ảnh hưởng đến độ ẩm bề mặt;
• thay đổi cấu trúc giao diện sau khi xử lý nhiệt.

Chính bề mặt tiếp xúc giữa SiC và nền kim loại thường trở thành một trong những yếu tố chính quyết định độ dẫn nhiệt thực tế của composite.

4. Tại sao D{1}} µm cũng quan trọng

Nội dung SiC - không phải là tham số duy nhất.

Trong yêu cầu kỹ thuậtD50=10 µmcó nghĩa là kích thước hạt đặc trưng trung bình theo một phương pháp đo cụ thể là khoảng 10 µm.

Kích thước hạt ảnh hưởng đến:

• diện tích bề mặt của chất độn;
• sự phân bố các hạt trong ma trận;
• chất lượng trộn;
• sự hình thành các chất kết tụ;
• tiếp xúc bề mặt;
• số ranh giới nhiệt tiềm năng.

Vì vậy, khi so sánhSiC 88% và SiC 90%Cần phải giữ nguyên nhất có thể:

• Đ50;
• phân phối hạt;
• hình dạng hạt;
• phương pháp đo độ hạt;
• bề mặt hạt;
• Độ ẩm;
• Quy trình công nghệ sản xuất vật liệu composite;
• Nếu không, kết quả thử nghiệm có thể không chỉ do lỗi.

5. SiC 88% so với 90%: cùng D50

Nếu hai sản phẩm giống nhauD50=10 µm, sự khác biệt về độ tinh khiết trở nên dễ nhận thấy hơn từ quan điểm kiểm soát thành phần của nguyên liệu thô.

SiC 88%

Ưu điểm của 88% SiC thường là chi phí nguyên liệu thấp hơn.

Đối với một số ứng dụng mà yêu cầu về độ dẫn nhiệt không tối đa, vật liệu như vậy có thể hợp lý về mặt kinh tế.

Tuy nhiên, tỷ lệ thành phần còn lại cao hơn có nghĩa là có nhiều khả năng:

• pha oxit;
• cacbon tự do;
• tạp chất khoáng sản;
• những vùng có độ dẫn nhiệt thấp hơn.

SiC 90%

SiC 90% chứa nhiều thành phần chính hơn và ít pha dư hơn.

Điều này có thể giúp:

• giảm số lượng rào cản nhiệt tiềm năng;
• truyền nhiệt ổn định hơn;
• hành vi dễ dự đoán hơn của chất độn;
• nâng cao khả năng kiểm soát thành phần đảng.

Đối với đèn LED công suất cao và vật liệu tổng hợp dẫn nhiệt trong đó nhiệt độ là thông số quan trọng,SiC 90%thường là điểm khởi đầu hợp lý hơn cho các bài kiểm tra so sánh.

6. Vai trò của SiC trong vật liệu tổng hợp AlSiC và CuSiC

Một trong những ứng dụng quan trọng của SiC trong quản lý nhiệt là vật liệu tổng hợp ma trận kim loại -.

AlSiC

Trong tổng hợpAlSiCCác hạt cacbua silic được phân bố trong ma trận nhôm.

Những vật liệu như vậy được sử dụng khi cần thiết để có được đồng thời:

• loại bỏ nhiệt hiệu quả;
• trọng lượng tương đối thấp;
• sự giãn nở nhiệt có kiểm soát;
• ổn định kích thước;
• đủ độ bền cơ học.

Điều này làm cho AlSiC trở thành vật liệu thú vị cho một số gói, bộ tản nhiệt và linh kiện hệ thống điện tử.

CuSiC

CuSiCsử dụng đồng làm ma trận kim loại.

Bản thân đồng có tính dẫn nhiệt cao, do đó, sự kết hợp giữa đồng và SiC có thể được sử dụng để tạo ra các thành phần nhiệt có đặc tính giãn nở nhiệt và tản nhiệt được kiểm soát.

Trong cả hai trường hợp, chất lượng bề mặt của SiC và sự phân bố của nó trong nền kim loại đều có tầm quan trọng rất lớn.

7. Ảnh hưởng đến nhiệt độ của điểm nối p{1}}n{2}}LED

Đối với đèn LED, việc chỉ tuyên bố độ dẫn nhiệt cao của chất độn là chưa đủ.

Câu hỏi thực tế chính là thiết kế cuối cùng loại bỏ nhiệt khỏi vùng tiếp giáp p{0}}n{1}} hiệu quả đến mức nào.

Chuỗi điều kiện trông như thế này:

Điểm nối LED → chất nền → vật liệu dẫn nhiệt → tản nhiệt → môi trường

Nếu khả năng cản dòng nhiệt tăng tại bất kỳ điểm nào thì nhiệt độ của điểm nối p{0}}n{1}}có thể tăng.

Do đó, việc cải thiện chất lượng của SiC có thể có ý nghĩa chính xác khi nó dẫn đến cải thiện hiệu suấtvật liệu dẫn nhiệt làm sẵn, và không chỉ là bột ban đầu.

8. Ví dụ kiểm tra: 90% so với 88%

Các tài liệu được cung cấp để phân tích cung cấp một ví dụ về thử nghiệm của nhà sản xuất, trong đóSiC 88% được thay thế bằng SiC 90% với D50 khoảng 10 µmtrong hỗn hợp AlSiC dành cho bộ phân phối nhiệt của đèn pha LED{0}} ô tô.

Theo nhà sản xuất, kết quả thu được như sau:

• Độ dẫn nhiệt của composite tăng khoảng15%;
• nhiệt độ của điểm nối p{0}}n{1}}giảm khoảng8 độ;
• tuổi thọ sử dụng ước tính trong các thử nghiệm tăng tốc tăng khoảng20%.

Các chỉ số này phải được xem xét chính xác nhưdữ liệu thử nghiệm của nhà sản xuấtvà không phải là kết quả chung cho bất kỳ mô-đun AlSiC hay LED nào.

Khi chọn nguyên liệu thô, nên lặp lại thử nghiệm so sánh theo công thức của riêng bạn.

9. Yếu tố nào có thể thay đổi kết quả?

Không thể giả định rằng việc thay thế 88% SiC bằng 90% sẽ tự động mang lại mức tăng độ dẫn nhiệt như nhau trong tất cả các hệ thống.

Kết quả cuối cùng bị ảnh hưởng bởi:

Kích thước hạt

Ngay cả với cùng một danh nghĩa D50, sự phân bố hạt có thể khác nhau.

Sự tích tụ

Sự tích tụ của các hạt nhỏ có thể tạo ra sự không đồng nhất và khả năng chịu nhiệt bổ sung.

Giao diện SiC/kim loại

Chất lượng tiếp xúc giữa chất độn và ma trận có tầm quan trọng lớn.

Phần khối lượng của SiC

Việc tăng hàm lượng chất độn có thể ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt, mật độ, độ nhớt và khả năng xử lý.

Công nghệ sản xuất

Trộn, ép, thấm, thiêu kết và xử lý nhiệt có thể thay đổi đáng kể cấu trúc của vật liệu cuối cùng.

Nhiệt độ hoạt động

Độ dẫn nhiệt và độ ổn định của giao diện có thể thay đổi theo nhiệt độ.

Vì vậy, cần phải so sánh không chỉ bột mà cònvật liệu composite làm sẵn.

10. Sử dụng SiC 90% ở đâu là hợp lý

Độ tinh khiết cao hơn đặc biệt thú vị đối với các ứng dụng mà việc kiểm soát nhiệt độ là yêu cầu kỹ thuật quan trọng.

Đèn LED{0}}ô tô

Đèn pha và các mô-đun đèn LED công suất cao-khác hoạt động trong điều kiện tải nhiệt cao.

Khả năng tản nhiệt ổn định giúp kiểm soát nhiệt độ của cụm đèn LED.

Chiếu sáng đường phố

Đèn LED{0}}công suất mạnh hoạt động trong thời gian dài nên hiệu quả tản nhiệt ảnh hưởng đến độ ổn định khi vận hành.

đèn LED-đèn chiếu sáng

Đối với máy chiếu và các hệ thống chiếu sáng công suất cao khác, nhiệt độ là yếu tố quan trọng về độ tin cậy.

Vỏ điện tử và tản nhiệt

AlSiC và CuSiC có thể được sử dụng trong các cấu trúc đòi hỏi sự kết hợp giữa độ dẫn nhiệt và hệ số giãn nở nhiệt được kiểm soát.

11. Khi SiC 88% có thể hợp lý về mặt kinh tế

SiC 90% chưa hẳn là sự lựa chọn tốt nhất cho mọi dự án.

Nếu hệ thống:

• không hoạt động ở tải nhiệt cao;
• cho phép nhiệt độ hoạt động cao hơn;
• có biên độ chịu nhiệt đáng kể;
• nhạy cảm với chi phí nguyên liệu thô;
• Cái đóSiC 88%có thể là một lựa chọn phù hợp.

Trong trường hợp này, nên tiến hành thử nghiệm so sánh và ước tính chi phí không chỉ của nguyên liệu thô mà còn của toàn bộ hệ thống.

Đôi khi chất độn rẻ hơn sẽ tiết kiệm hơn nếu độ dẫn nhiệt cuối cùng vẫn nằm trong thông số kỹ thuật.

12. Cách so sánh chính xác SiC 88% và SiC 90% trước khi mua

Khuyến nghị nên tạo ra một thông số kỹ thuật so sánh cho người mua hoặc kỹ sư.

Bạn phải yêu cầu từ nhà cung cấp:

• nội dung SiC;
• Đ50;
• thành phần hạt đầy đủ;
• hàm lượng SiO₂;
• hàm lượng carbon tự do;
• hàm lượng Fe₂O₃;
• hàm lượng Al₂O₃;
• hàm lượng CaO;
• độ ẩm;
• mật độ khối;
• phương pháp đo kích thước hạt;
• COA mỗi đợt.

Điều đặc biệt quan trọng là không giới hạn bản thân trong cụm từ"SiC 90%".

Đối với việc mua sắm công nghiệp, sẽ hữu ích hơn nhiều nếu có một phân tích hóa học hoàn chỉnh và phép đo hạt được kiểm soát.

13. Khuyến nghị mua hàng

Nếu vật liệu dành cho vật liệu tổng hợp LED{0}}có tính dẫn nhiệt cao thì thông số kỹ thuật có thể ghi riêng:

Độ tinh khiết SiC:Lớn hơn hoặc bằng 90%
D50:10 mm
Phân bố kích thước hạt:theo phạm vi đã thỏa thuận
SiO₂:theo hạn mức đã thỏa thuận
Cacbon tự do:theo hạn mức đã thỏa thuận
Độ ẩm:theo hạn mức đã thỏa thuận
COA:cho mỗi lô

Đối với sản xuất hàng loạt, cũng nên thực hiện kiểm soát đầu vào của một số chỉ số chính.

Điều này tránh tình trạng cấp danh nghĩa vẫn giữ nguyên nhưng đặc tính thực tế của vật liệu thay đổi theo từng đợt.

14. Điểm mấu chốt: SiC 88% hay SiC 90%?

Nếu nhưD50 cũng vậy và là 10 µm, thì độ tinh khiết cao hơn của SiC 90% mang lại tỷ lệ thành phần còn lại thấp hơn.

Từ góc độ quản lý nhiệt, điều này có thể có nghĩa là:

ít tạp chất hơn → ít rào cản nhiệt tiềm năng hơn → ít tán xạ phonon hơn → truyền nhiệt hiệu quả hơn.

Vì vậy, đối với những người có trách nhiệmQuản lý nhiệt LEDcác ứng dụng, đặc biệt là trongAlSiC và CuSiC, SiC 90% là lựa chọn ưu tiên để bắt đầu kiểm tra trình độ chuyên môn.

Tuy nhiên, sự lựa chọn cuối cùng phải dựa trên việc thử nghiệm vật liệu tổng hợp đã hoàn thiện.

Không thể tuyên bố trực tiếp rằng bất kỳ SiC 90% nào cũng sẽ là SiC 88% 高15%导热率.Sự khác biệt thực tế phụ thuộc vào thành phần hóa học, kích thước và phân bố hạt, giao diện và công nghệ sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Cái nào tốt hơn cho LED - SiC 88% hay SiC 90%?

Với cùng một D50SiC 90%nói chung là lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng dẫn nhiệt vì nó chứa ít thành phần dư hơn.

2. Tại sao độ tinh khiết SiC ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt?

Các tạp chất có thể phân tán phonon và tạo ra các pha có độ dẫn nhiệt thấp, làm tăng khả năng cản dòng nhiệt.

3. D50=10 µm nghĩa là gì?

D50 mô tả kích thước hạt trung bình theo phương pháp đo được sử dụng. Đối với một giao dịch mua cụ thể, việc phân phối hạt đầy đủ cũng phải được thỏa thuận.

4. 90% SiC có thể đảm bảo nhiệt độ LED giảm 8 độ không?

Không. Giá trị xấp xỉ.8 độđề cập đến ví dụ thử nghiệm do nhà sản xuất chỉ định. Nó không phải là một sự đảm bảo chung chung.

5. Con số +15% về độ dẫn nhiệt đến từ đâu?

Cái nàykết quả thử nghiệm của nhà sản xuấtđược cung cấp trong tài liệu nguồn. Đối với các chế phẩm AlSiC khác, kết quả có thể khác.

6. Tại sao SiO₂ làm giảm tính dẫn nhiệt?

SiO₂ có độ dẫn nhiệt thấp hơn đáng kể so với SiC, do đó sự hiện diện của nó có thể tạo ra các rào cản nhiệt bổ sung.

7. SiC 88% có phù hợp với AlSiC không?

Có, trong một số hệ thống định hướng kinh tế, 88% SiC có thể được sử dụng nếu độ dẫn nhiệt đạt được đáp ứng yêu cầu.

8. Tại sao 90% SiC có thể thích hợp hơn cho đèn LED ô tô?

Đèn pha LED{0}}ô tô hoạt động dưới tải nhiệt đáng kể nên độ ổn định của quá trình truyền nhiệt ngày càng quan trọng.

9. Có thể so sánh SiC 88% và 90% chỉ dựa trên hàm lượng SiC không?

Không. Phải được tính đếnD50, phân bố hạt, SiO₂, carbon tự do, oxit kim loại, độ ẩm và chất lượng mẻ.

10. Kích thước hạt nào là tốt nhất cho đèn LED-composite?

Không có một kích thước phù hợp cho tất cả. Sự so sánh này xem xétD50 khoảng 10 µm, nhưng kích thước tối ưu còn phụ thuộc vào công thức và công nghệ sản xuất cụ thể.

11. AlSiC là gì?

AlSiC - là hỗn hợp ma trận kim loại trong đó ma trận nhôm chứa các hạt SiC.

12. CuSiC là gì?

CuSiC - là hỗn hợp ma trận đồng/cacbua silic được thiết kế để kết hợp khả năng tản nhiệt và hiệu suất nhiệt được kiểm soát.

13. Có cần thiết phải lấy COA cho từng lô SiC không?

Đối với các ứng dụng công nghiệp, mong muốn có đượcCOA mỗi đợt, đặc biệt nếu vật liệu được sử dụng trong các bộ phận nhiệt quan trọng.

14. SiC tinh khiết hơn có thể cải thiện tuổi thọ của đèn LED không?

Có khả năng - thông qua khả năng tản nhiệt được cải thiện và nhiệt độ hoạt động thấp hơn. Nhưng tuổi thọ sử dụng phụ thuộc vào toàn bộ thiết kế và điều kiện vận hành của đèn LED.

15. Làm thế nào để kiểm tra xem SiC 90% có thực sự tốt hơn SiC 88% hay không?

Cách tốt nhất - để tiến hành một cuộc kiểm soátSo sánh A/B-với cùng một loại D50, công thức, hàm lượng chất độn và công nghệ sản xuất, sau đó đo độ dẫn nhiệt và nhiệt độ của đèn LED.

Phần kết luận

Để sử dụng cacbua silic trongQuản lý nhiệt LEDsự khác biệt giữaĐộ tinh khiết 88% và 90%có cơ sở vật lý nhưng không thể tách rời nó khỏi các thông số khác của vật liệu.

Với cùng mộtD50=10 µmSiC 90% chứa ít pha dư hơn, có thể làm giảm sự tán xạ phonon và số vùng dẫn nhiệt thấp. Trong vật liệu tổng hợp ma trận kim loạiAlSiC/CuSiCĐiều quan trọng nữa là chất lượng của giao diện giữa SiC và ma trận kim loại.

Dành cho đèn LED công suất cao, chiếu sáng ô tô và các ứng dụng nhiệt quan trọng khácSiC 90%là một lựa chọn hợp lý để kiểm tra trình độ chuyên môn.

Trong trường hợp này, sự lựa chọn cuối cùng không chỉ dựa trên độ tinh khiết được công bố mà còn dựa trênCOA, D50, sự phân bố hạt, hàm lượng SiO₂ và các tạp chất khác, công nghệ sản xuất và kết quả thử nghiệm của composite thành phẩm.

Nếu bạn yêu cầu D50 10 µm SiC với độ tinh khiết được kiểm soát là 88% hoặc 90%, vui lòng yêu cầu thông số kỹ thuật và COA dành riêng cho từng lô.

Cần SiC cung cấp theo thông số kỹ thuật?

Công ty TNHH Quốc tế Zhen An sản xuất cacbua silic (SiC 80-99%, bao gồm 20 lưới 88%/90%) và đầy đủ các loại hợp kim sắt cho ngành công nghiệp sắt thép. Mỗi lần giao hàng có thể kèm theo giấy chứng nhận phân tích, báo cáo phân tích sàng và, theo yêu cầu, sự kiểm tra của bên thứ ba. Kỹ thuật viên có thể giúp bạn xác định cấp độ, sự phân bố kích thước hạt và các biện pháp bổ sung cho quá trình nấu chảy của bạn.

E-mail:sales@zanewmetal.com ·WhatsApp:+86 15518824805 ·

Phạm vi cacbua silic · Mẫu yêu cầu