Kort konklusion

Med samme gennemsnitlige partikelstørrelseD50=10 µmforskel mellemSiC 88 % og SiC 90 %kan have betydning for varmeoverførsel i LED termiske systemer. Højere renhed betyder færre urenheder og derfor færre potentielle fononspredningscentre og termiske barrierer i kompositmaterialet.

Til applikationer, hvor der kræves stabil varmeafledning -, f.eks.LED-forlygter til biler, højeffekt LED-moduler, gadebelysning, projektorer og AlSiC/CuSiC metalmatrix-kompositter- SiC 90 % er normalt den foretrukne mulighed, alt andet lige.

En forskel på 2 procentpoint kan dog ikke betragtes som en universel garanti for en vis stigning i varmeledningsevnen. Det faktiske resultat afhænger ikke kun af SiC-indholdet, men også afgranulometri, partikelform, matrixtype, bindemiddelindhold, grænsefladekvalitet, blandings-, presse- og sintringsteknologi, samt driftsforhold.

Hvorfor termisk ledningsevne er så vigtig for LED'er

LED'en omdanner elektrisk energi til lys og varme. En væsentlig del af varmen genereres i områdetp-n-overgang, så varmeafledningseffektiviteten er direkte relateret til LED-driftstemperaturen.

Hvis køling ikke er effektiv nok, kan følgende ske:

• forøgelse af temperaturen i p-n-krydset;
• reduktion i lyseffektivitet;
• accelereret aldring af fosfor;
• ændring i optiske egenskaber;
• stigning i termisk stress;
• Reduktion af designlevetiden for LED-modulet.

Når man udvikler termisk ledende materialer til LED'er, er der derfor meget opmærksomhed på materialer med høj varmeledningsevne.

Siliciumcarbid (SiC)anvendes i forskellige termisk ledende sammensætninger på grund af kombinationen af ​​høj varmeledningsevne, termisk stabilitet og modstandsdygtighed over for høje temperaturer.

Afhængig af materialets form og struktur kan SiC's termiske ledningsevne variere betydeligt. For enkeltkrystal og keramisk SiC giver referencelitteratur værdier i størrelsesordenen ca120-270 W/(m K), hvorimod for nogle kompositterAlSiCet typisk interval kan være ca170-200 W/(m K).

I dette tilfælde kan egenskaberne af den færdige komposit ikke direkte sidestilles med den termiske ledningsevne af en ren SiC-krystal.

1. Hvorfor påvirker SiC-renheden termisk ledningsevne?

Varme i SiC-krystalstrukturen overføres hovedsageligt gennemfononer, det vil sige kollektive vibrationer af krystalgitteret.

Jo færre strukturelle fejl og fremmedfaser, jo mere effektivt kan varmeoverførsel ske.

Industrielt siliciumcarbid kan indeholde forskellige restkomponenter:

• SiO2;
• frit kulstof;
• jernoxider;
• aluminiumoxider;
• calciumoxider;
• andre mineralrester.

Derfor kan to produkter med samme partikelstørrelse men forskelligt SiC-indhold udvise forskellig adfærd i en termisk ledende komposit.

Grundlæggende mekanisme - fononspredning

Når termisk energi passerer gennem et materiale, kan urenheder og gitterdefekter sprede fononer.

Dette reducerer den gennemsnitlige frie bane for fonon og kan reducere den effektive termiske ledningsevne.

Således:

færre urenheder → færre potentielle termiske barrierer → mere effektiv varmeoverførsel.

Derfor øger renligheden med88 % til 90 %kan have teknologisk betydning i følsomme varmeledende systemer.

2. Hvad betyder SiC 88% og SiC 90%?

SymbolSiC 88 %betyder, at indholdet af siliciumcarbid er omkring 88 %, mens resten er relaterede komponenter.

ForSiC 90 %indholdet af hovedkomponenten er højere, så andelen af ​​restkomponenter er lavere.

Forenklet:

Det er vigtigt at bemærke, at disse værdier ersammenligning af nominel renhed, og ikke den garanterede varmeledningsevne af det færdige produkt.

3. Hvorfor SiO₂ betyder noget

En af de vigtigste restkomponenter i industriel SiC ersiliciumdioxid SiO2.

Den termiske ledningsevne af SiO2 er væsentligt lavere end for SiC. Afhængig af materialets form, temperatur og struktur kan forskellen være flere gange; Til praktisk sammenligning bruges det pågældende system ofte som en rettesnor for, at SiO₂ leder varme ca.5-10 gange værre end SiC.

Derfor kan tilstedeværelsen af ​​faser med lav varmeledningsevne skabe yderligere områder med modstand mod varmestrøm.

Hvis SiC-partikler anvendes som fyldstof i en metalmatrix, f.eksAlSiC eller CuSiC, bliver overfladetilstanden af ​​partiklerne også vigtig.

Et overskydende lag af urenheder kan:

• forværre kontakten mellem fyldstoffet og metalmatrixen;
• øge grænsefladen termisk modstand;
• påvirke overfladebefugtning;
• ændre grænsefladestrukturen efter varmebehandling.

Det er grænsefladen mellem SiC og metalmatrixen, der ofte bliver en af ​​nøglefaktorerne, der bestemmer komposittens faktiske termiske ledningsevne.

4. Hvorfor D50=10 µm også er vigtigt

SiC-indhold - er ikke den eneste parameter.

På teknisk anmodningD50=10 µmbetyder, at den gennemsnitlige karakteristiske partikelstørrelse ifølge en bestemt målemetode er ca. 10 µm.

Partikelstørrelsen påvirker:

• overfladeareal af fyldstoffet;
• fordeling af partikler i matrixen;
• blanding kvalitet;
• dannelse af agglomerater;
• grænsefladekontakt;
• antal potentielle termiske grænser.

Derfor, når man sammenlignerSiC 88 % og SiC 90 %Det er nødvendigt at holde det samme som muligt:

• D50;
• partikel fordeling;
• partikelform;
• granulometri målemetode;
• partikel overflade;
• Fugtindhold;
• Teknologisk proces til fremstilling af kompositmateriale;
• Ellers kan de eksperimentelle resultater skyldes mere end bare fejl.

5. SiC 88% vs. 90%: med samme D50

Hvis to produkter med det sammeD50=10 µm, bliver forskellen i renhed mere mærkbar ud fra et synspunkt om at kontrollere sammensætningen af ​​råmaterialerne.

SiC 88 %

Fordelen ved 88 % SiC er normalt lavere råvareomkostninger.

Til nogle applikationer, hvor kravene til termisk ledningsevne ikke er maksimale, kan et sådant materiale være økonomisk berettiget.

En højere andel af restkomponenter betyder dog potentielt mere:

• oxidfaser;
• frit kulstof;
• mineralske urenheder;
• områder med lavere varmeledningsevne.

SiC 90 %

SiC 90% indeholder flere hovedkomponenter og færre restfaser.

Dette kan hjælpe:

• reduktion af antallet af potentielle termiske barrierer;
• mere stabil varmeoverførsel;
• mere forudsigelig opførsel af fyldstoffet;
• forbedre kontrollen med partisammensætningen.

Til højeffekt LED og termisk ledende kompositter, hvor temperaturen er en kritisk parameter,SiC 90 %er normalt et mere logisk kildemateriale til sammenligningstests.

6. SiC's rolle i AlSiC og CuSiC kompositter

En af de vigtige anvendelser af SiC i termisk styring er - metalmatrix-kompositter.

AlSiC

I kompositAlSiCSiliciumcarbidpartikler er fordelt i aluminiumsmatrixen.

Sådanne materialer anvendes, hvor det er nødvendigt at opnå samtidig:

• effektiv varmefjernelse;
• relativt lav vægt;
• kontrolleret termisk ekspansion;
• dimensionsstabilitet;
• tilstrækkelig mekanisk styrke.

Dette gør AlSiC til et interessant materiale til nogle pakker, køleplader og elektroniske systemkomponenter.

CuSiC

CuSiCbruger kobber som metalmatrix.

Kobber i sig selv har en høj termisk ledningsevne, så kombinationen af ​​kobber og SiC kan bruges til at skabe termiske komponenter med kontrolleret termisk ekspansion og varmeafledningsegenskaber.

I begge tilfælde er kvaliteten af ​​SiC-overfladen og dens fordeling i metalmatricen af ​​stor betydning.

7. Effekt på temperaturen af ​​p-n-LED-krydset

For lysdioder er det ikke nok blot at erklære fyldstoffets høje termiske ledningsevne.

Det vigtigste praktiske spørgsmål er, hvor effektivt det endelige design fjerner varme fra p-n-forbindelsesområdet.

Den betingede kæde ser sådan ud:

LED-forbindelse → substrat → termisk ledende materiale → køleplade → miljø

Hvis modstanden mod varmestrømmen stiger på et hvilket som helst tidspunkt, kan temperaturen i p-n-krydset stige.

Derfor kan det give mening at forbedre kvaliteten af ​​SiC, netop når det fører til forbedret ydeevnefærdiglavet varmeledende materiale, og ikke kun det originale pulver.

8. Testeksempel: 90 % mod 88 %

Materialerne til analyse giver et eksempel på producentens test, hvorSiC 88% blev erstattet af SiC 90% med en D50 på ca. 10 µmi AlSiC-komposit til den termiske distributør af automobil-LED--forlygter.

Ifølge producenten blev følgende resultater opnået:

• Den termiske ledningsevne af kompositten steg med ca15%;
• temperaturen i p-n-krydset faldt med ca8 grader;
• den estimerede levetid i accelererede test steg med ca20%.

Disse indikatorer skal betragtes præcist somproducentens testdata, og ikke som et universelt resultat for noget AlSiC eller noget LED-modul.

Når du vælger råvarer, anbefales det at gentage den sammenlignende test på din egen opskrift.

9. Hvilke faktorer kan ændre resultatet?

Det kan ikke antages, at udskiftning af 88 % SiC med 90 % automatisk vil give den samme stigning i varmeledningsevnen i alle systemer.

Det endelige resultat er påvirket af:

Partikelstørrelse

Selv med samme nominelle D50 kan partikelfordelingen variere.

Agglomeration

Ophobninger af små partikler kan skabe inhomogeniteter og yderligere termisk modstand.

SiC/metal interface

Kvaliteten af ​​kontakten mellem fyldstoffet og matrixen er af stor betydning.

Volumenfraktion af SiC

Stigende fyldstofindhold kan påvirke termisk ledningsevne, tæthed, viskositet og bearbejdelighed.

Fremstillingsteknologi

Blanding, presning, infiltration, sintring og varmebehandling kan ændre strukturen af ​​det endelige materiale væsentligt.

Driftstemperatur

Den termiske ledningsevne og stabilitet af grænsefladen kan ændre sig med temperaturen.

Derfor er det nødvendigt at sammenligne ikke kun pulvere, men ogsåfærdige kompositmaterialer.

10. Hvor det giver mening at bruge SiC 90 %

Højere renhed er især interessant til applikationer, hvor temperaturkontrol er et centralt teknisk krav.

Automotive LED-belysning

Forlygter og andre højeffekt LED-moduler fungerer under høje termiske belastningsforhold.

Stabil varmeafledning hjælper med at kontrollere temperaturen på LED-enheden.

Gadebelysning

Kraftige LED-armaturer fungerer i lang tid, så effektiviteten af ​​varmeafledning påvirker driftsstabiliteten.

LED-spotlights

For projektorer og andre kraftige belysningssystemer er temperatur en vigtig pålidelighedsfaktor.

Elektroniske huse og køleplader

AlSiC og CuSiC kan bruges i strukturer, hvor en kombination af termisk ledningsevne og kontrolleret termisk udvidelseskoefficient er påkrævet.

11. Når SiC 88% kan være økonomisk begrundet

SiC 90% er ikke nødvendigvis det bedste valg til ethvert projekt.

Hvis systemet:

• virker ikke ved høj termisk belastning;
• tillader højere driftstemperaturer;
• har en betydelig termisk modstandsmargin;
• følsom over for omkostningerne ved råvarer;
• AtSiC 88 %kan være en passende mulighed.

I dette tilfælde er det tilrådeligt at udføre en sammenlignende test og estimere prisen på ikke kun råvarerne, men også hele systemet.

Nogle gange er et billigere fyldstof mere økonomisk, hvis den endelige varmeledningsevne forbliver inden for specifikationen.

12. Hvordan man korrekt sammenligner SiC 88% og SiC 90% før køb

Det anbefales, at der genereres en sammenlignende specifikation for køberen eller ingeniøren.

Du skal anmode leverandøren om:

• SiC indhold;
• D50;
• fuld granulometrisk sammensætning;
• SiO2-indhold;
• frit kulstofindhold;
• Fe203 indhold;
• Al203-indhold;
• CaO indhold;
• fugtighed;
• massefylde;
• metode til måling af partikelstørrelse;
• COA pr. batch.

Det er især vigtigt ikke at begrænse sig til sætningen"SiC 90%".

Til industrielle indkøb er det meget mere nyttigt at have en komplet kemisk analyse og kontrolleret granulometri.

13. Anbefalinger til indkøb

Hvis materialet er beregnet til en stærkt termisk ledende LED-komposit, kan specifikationen separat registrere:

SiC renhed:Større end eller lig med 90 %
D50:10 μm
Partikelstørrelsesfordeling:i henhold til det aftalte interval
SiO₂:efter den aftalte grænse
Frit kulstof:efter den aftalte grænse
Fugtighed:efter den aftalte grænse
COA:for hver batch

Til masseproduktion er det også tilrådeligt at udføre indgående kontrol af flere nøgleindikatorer.

Dette undgår en situation, hvor den nominelle kvalitet forbliver den samme, men den faktiske opførsel af materialet varierer fra batch til batch.

14. Bundlinje: SiC 88% eller SiC 90%?

HvisD50 er den samme og er 10 µm, så giver den højere renhed af SiC 90% en lavere andel af resterende komponenter.

Fra et termisk ledelsesperspektiv betyder dette potentielt:

færre urenheder → færre potentielle termiske barrierer → mindre fononspredning → mere effektiv varmeoverførsel.

Derfor til de ansvarligeLED termisk styringapplikationer, især iAlSiC og CuSiC, SiC 90% er den foretrukne mulighed for at begynde kvalifikationstest.

Det endelige valg bør dog baseres på test af det færdige kompositmateriale.

Det kan ikke direkte fastslås, at enhver SiC 90% vil være SiC 88% 高15%导热率.Den faktiske forskel afhænger af den kemiske sammensætning, partikelstørrelse og fordeling, grænseflade og fremstillingsteknologi.

Ofte stillede spørgsmål

1. Hvad er bedre for LED - SiC 88 % eller SiC 90 %?

Med samme D50SiC 90 %er generelt den foretrukne mulighed for termisk ledende applikationer, fordi den indeholder færre resterende komponenter.

2. Hvorfor påvirker SiC-renheden termisk ledningsevne?

Urenheder kan sprede fononer og skabe faser med lav varmeledningsevne, hvilket øger modstanden mod varmestrømning.

3. Hvad betyder D50=10 µm?

D50 karakteriserer medianpartikelstørrelsen i henhold til den anvendte målemetode. Ved et konkret køb skal den fulde partikelfordeling også aftales.

4. Kan 90% SiC garantere LED-temperaturreduktion med 8 grader?

nr. Værdi ca.8 graderhenviser til testeksemplet specificeret af producenten. Det er ikke en generel garanti.

5. Hvor kom tallet +15% for termisk ledningsevne fra?

Denneproducentens testresultatangivet i kildematerialet. For andre AlSiC-sammensætninger kan resultatet afvige.

6. Hvorfor forringer SiO₂ den termiske ledningsevne?

SiO₂ har en væsentlig lavere varmeledningsevne end SiC, så dets tilstedeværelse kan skabe yderligere termiske barrierer.

7. Er SiC 88% egnet til AlSiC?

Ja, i nogle økonomisk orienterede systemer kan 88% SiC anvendes, hvis den resulterende varmeledningsevne opfylder kravene.

8. Hvorfor kan 90 % SiC være at foretrække til LED'er til biler?

Automotive LED-forlygter fungerer under en betydelig termisk belastning, så stabiliteten af ​​varmeoverførsel er af større betydning.

9. Er det muligt at sammenligne SiC 88% og 90% udelukkende baseret på SiC-indhold?

Nej. Skal tages i betragtningD50, partikelfordeling, SiO₂, frit kulstof, metaloxider, fugt og batchkvalitet.

10. Hvilken partikelstørrelse er bedst til LED-komposit?

Der er ingen one size fits all. Denne sammenligning overvejerD50 omkring 10 µm, men den optimale størrelse afhænger af den specifikke formulering og fremstillingsteknologi.

11. Hvad er AlSiC?

AlSiC - er en metalmatrixkomposit, hvor aluminiumsmatrixen indeholder SiC-partikler.

12. Hvad er CuSiC?

CuSiC - er en kobbermatrix/siliciumcarbid-komposit designet til at kombinere varmeafledning og kontrolleret termisk ydeevne.

13. Er det nødvendigt at opnå et COA for hver batch af SiC?

Til industrielle anvendelser er det ønskeligt at opnåCOA pr. batch, især hvis materialet anvendes i kritiske termiske komponenter.

14. Kan renere SiC forbedre LEDs levetid?

Potentielt - gennem forbedret varmeafledning og lavere driftstemperatur. Men levetiden afhænger af hele LED-designet og driftsbetingelserne.

15. Hvordan kontrollerer man, om SiC 90% virkelig er bedre end SiC 88%?

Den bedste måde - at udføre en kontrolleretA/B-sammenligningmed samme D50, opskrift, fyldstofindhold og produktionsteknologi, mål derefter LED'ens varmeledningsevne og temperatur.

Konklusion

Til brug af siliciumcarbid iLED termisk styringforskel mellem88% og 90% renhedhar et fysisk grundlag, men det kan ikke adskilles fra andre parametre i materialet.

Med det sammeD50=10 µmSiC 90% indeholder færre restfaser, hvilket kan reducere fononspredning og antallet af områder med lav varmeledningsevne. I metalmatrixkompositterAlSiC/CuSiCAf yderligere betydning er kvaliteten af ​​grænsefladen mellem SiC og metalmatrixen.

Til højeffekt LED, bilbelysning og andre kritiske termiske applikationerSiC 90 %er en rimelig mulighed for kvalifikationstest.

I dette tilfælde bør det endelige valg ikke kun baseres på den erklærede renhed, men også påCOA, D50, partikelfordeling, indhold af SiO₂ og andre urenheder, produktionsteknologi og testresultater af den færdige komposit.

Hvis du har brug for D50 10 µm SiC med kontrolleret renhed på 88 % eller 90 %, bedes du anmode om en teknisk specifikation og et partispecifikt COA.

Skal SiC leveres efter specifikationer?

Zhen An International Co., Limited producerer siliciumcarbid (SiC 80-99%, inklusive 20 mesh 88%/90%) og et komplet udvalg af ferrolegeringer til jern- og stålindustrien. Hver leverance kan ledsages af et analysecertifikat, sigteanalyserapport og efter anmodning en tredjepartsinspektion. Teknikere kan hjælpe dig med at bestemme kvaliteten, partikelstørrelsesfordelingen og tilsætningspraksis for din smelte.

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

Siliciumcarbidsortiment · Forespørgselsformular