Korte conclusie

Met dezelfde gemiddelde deeltjesgrootteD50=10 µmverschil tussenSiC 88% en SiC 90%kan gevolgen hebben voor de warmteoverdracht in thermische LED-systemen. Een hogere zuiverheid betekent minder onzuiverheden en dus minder potentiële fononverstrooiingscentra en thermische barrières in het composietmateriaal.

Voor toepassingen waarbij een stabiele warmteafvoer vereist is - b.v.LED-koplampen voor auto's, krachtige LED-modules, straatverlichting, projectoren en AlSiC/CuSiC-metaalmatrixcomposieten- SiC 90% heeft doorgaans de voorkeur, als alle overige omstandigheden gelijk blijven.

Een verschil van 2 procentpunten kan echter niet worden beschouwd als een universele garantie voor een zekere toename van de thermische geleidbaarheid. Het daadwerkelijke resultaat hangt niet alleen af ​​van het SiC-gehalte, maar ook vangranulometrie, deeltjesvorm, matrixtype, bindmiddelgehalte, interfacekwaliteit, meng-, pers- en sintertechnologie, evenals de bedrijfsomstandigheden.

Waarom thermische geleidbaarheid zo belangrijk is voor LED's

De LED zet elektrische energie om in licht en warmte. Een aanzienlijk deel van de warmte wordt in het gebied opgewektp-n-overgang, dus de efficiëntie van de warmteafvoer houdt rechtstreeks verband met de bedrijfstemperatuur van de LED.

Als de koeling niet effectief genoeg is, kan het volgende gebeuren:

• het verhogen van de temperatuur van de p-n--overgang;
• vermindering van de lichtefficiëntie;
• versnelde veroudering van de fosfor;
• verandering in optische kenmerken;
• toename van thermische stress;
• Verkorting van de ontwerplevensduur van de LED-module.

Daarom wordt bij de ontwikkeling van thermisch geleidende materialen voor LED's veel aandacht besteed aan materialen met een hoge thermische geleidbaarheid.

Siliciumcarbide (SiC)gebruikt in verschillende thermisch geleidende samenstellingen vanwege de combinatie van hoge thermische geleidbaarheid, thermische stabiliteit en weerstand tegen hoge temperaturen.

Afhankelijk van de vorm en structuur van het materiaal kan de thermische geleidbaarheid van SiC aanzienlijk variëren. Voor enkelkristallijn en keramisch SiC biedt referentieliteratuur waarden in de orde van grootte van120–270 W/(m·K), terwijl voor sommige composietenAlSiCeen typisch bereik kan ongeveer zijn170–200 W/(m·K).

In dit geval kunnen de eigenschappen van het voltooide composiet niet direct worden gelijkgesteld met de thermische geleidbaarheid van een zuiver SiC-kristal.

1. Waarom beïnvloedt de zuiverheid van SiC de thermische geleidbaarheid?

Warmte in de SiC-kristalstructuur wordt hoofdzakelijk viafononen, dat wil zeggen, collectieve trillingen van het kristalrooster.

Hoe minder structurele defecten en vreemde fasen, hoe efficiënter de warmteoverdracht kan plaatsvinden.

Industrieel siliciumcarbide kan verschillende restcomponenten bevatten:

• SiO₂;
• vrije koolstof;
• ijzeroxiden;
• aluminiumoxiden;
• calciumoxiden;
• andere minerale resten.

Daarom kunnen twee producten met dezelfde deeltjesgrootte maar een verschillend SiC-gehalte verschillend gedrag vertonen in een thermisch geleidend composiet.

Basismechanisme - fononverstrooiing

Terwijl thermische energie door een materiaal stroomt, kunnen onzuiverheden en roosterdefecten fononen verspreiden.

Dit vermindert het gemiddelde vrije pad van de fononen en kan de effectieve thermische geleidbaarheid verminderen.

Dus:

minder onzuiverheden → minder potentiële thermische barrières → efficiëntere warmteoverdracht.

Daarom verhoogt u de netheid met88% tot 90%kan technologisch significant zijn in gevoelige warmtegeleidende systemen.

2. Wat betekenen SiC 88% en SiC 90%?

SymboolSiC 88%betekent dat het siliciumcarbidegehalte ongeveer 88% bedraagt, terwijl de rest uit verwante componenten bestaat.

VoorSiC 90%het gehalte aan de hoofdcomponent is hoger, waardoor het aandeel restcomponenten lager is.

Vereenvoudigd:

Het is belangrijk op te merken dat deze waarden dat wel zijnvergelijking van nominale zuiverheiden niet de gegarandeerde thermische geleidbaarheid van het eindproduct.

3. Waarom SiO₂ belangrijk is

Eén van de belangrijkste restbestanddelen van industrieel SiC issiliciumdioxide SiO₂.

De thermische geleidbaarheid van SiO₂ is aanzienlijk lager dan die van SiC. Afhankelijk van de vorm, temperatuur en structuur van het materiaal kan het verschil meerdere malen zijn; Ter vergelijking in de praktijk wordt het beschouwde systeem vaak als richtlijn gehanteerd dat SiO₂ ongeveer warmte geleidt5-10 keer erger dan SiC.

Daarom kan de aanwezigheid van fasen met lage thermische geleidbaarheid extra weerstandsgebieden tegen warmtestroom creëren.

Als SiC-deeltjes worden gebruikt als vulstof in een metaalmatrix, bijvoorbeeld inAlSiC of CuSiCwordt ook de oppervlakteconditie van de deeltjes belangrijk.

Een overtollige laag onzuiverheden kan:

• verslechteren het contact tussen het vulmiddel en de metaalmatrix;
• verhoog de thermische weerstand aan het grensvlak;
• invloed van oppervlaktebevochtiging;
• verander de interfacestructuur na warmtebehandeling.

Het is het grensvlak tussen SiC en de metaalmatrix dat vaak een van de sleutelfactoren wordt die de feitelijke thermische geleidbaarheid van het composiet bepalen.

4. Waarom D50=10 µm ook belangrijk is

SiC-inhoud - is niet de enige parameter.

Op technisch verzoekD50=10 µmbetekent dat de gemiddelde karakteristieke deeltjesgrootte volgens een bepaalde meetmethode ongeveer 10 µm bedraagt.

De deeltjesgrootte beïnvloedt:

• oppervlakte van het vulmiddel;
• verdeling van deeltjes in de matrix;
• mengkwaliteit;
• vorming van agglomeraten;
• grensvlakcontact;
• aantal potentiële thermische grenzen.

Daarom bij het vergelijkenSiC 88% en SiC 90%Het is noodzakelijk om zoveel mogelijk hetzelfde te houden:

• D50;
• deeltjesdistributie;
• deeltjesvorm;
• granulometrie meetmethode;
• deeltjesoppervlak;
• Vochtgehalte;
• Technologisch proces voor het vervaardigen van composietmateriaal;
• Anders kunnen de experimentele resultaten te wijten zijn aan meer dan alleen fouten.

5. SiC 88% versus 90%: met dezelfde D50

Als twee producten met hetzelfdeD50=10 µmwordt het verschil in zuiverheid duidelijker merkbaar vanuit het oogpunt van controle van de samenstelling van de grondstoffen.

SiC 88%

Het voordeel van 88% SiC is doorgaans lagere grondstofkosten.

Voor sommige toepassingen waarbij de eisen aan de thermische geleidbaarheid niet maximaal zijn, kan een dergelijk materiaal economisch verantwoord zijn.

Een groter aandeel restcomponenten betekent echter potentieel meer:

• oxidefasen;
• vrije koolstof;
• minerale onzuiverheden;
• gebieden met een lagere thermische geleidbaarheid.

SiC 90%

SiC 90% bevat meer hoofdbestanddelen en minder restfasen.

Dit kan helpen:

• het verminderen van het aantal potentiële thermische barrières;
• stabielere warmteoverdracht;
• voorspelbaarder gedrag van het vulmiddel;
• het verbeteren van de controle over de partijsamenstelling.

Voor hoogvermogen LED's en thermisch geleidende composieten waarbij temperatuur een kritische parameter is,SiC 90%is meestal een logischer uitgangspunt voor vergelijkingstests.

6. De rol van SiC in AlSiC- en CuSiC-composieten

Een van de belangrijke toepassingen van SiC bij thermisch beheer zijn - metaalmatrixcomposieten.

AlSiC

In composietAlSiCSiliciumcarbidedeeltjes worden verdeeld in de aluminiummatrix.

Dergelijke materialen worden gebruikt waar het nodig is om tegelijkertijd te verkrijgen:

• efficiënte warmteafvoer;
• relatief laag gewicht;
• gecontroleerde thermische uitzetting;
• dimensionale stabiliteit;
• voldoende mechanische sterkte.

Dit maakt AlSiC een interessant materiaal voor sommige pakketten, koellichamen en elektronische systeemcomponenten.

CuSiC

CuSiCgebruikt koper als metaalmatrix.

Koper zelf heeft een hoge thermische geleidbaarheid, dus de combinatie van koper en SiC kan worden gebruikt om thermische componenten te creëren met gecontroleerde thermische uitzettings- en warmteafvoereigenschappen.

In beide gevallen zijn de oppervlaktekwaliteit van het SiC en de verdeling ervan in de metaalmatrix van groot belang.

7. Effect op de temperatuur van de p-n-LED-overgang

Voor LED's is het niet voldoende om simpelweg de hoge thermische geleidbaarheid van het vulmiddel te verklaren.

De belangrijkste praktische vraag is hoe effectief het uiteindelijke ontwerp warmte verwijdert uit het p-n-overgangsgebied.

De voorwaardelijke keten ziet er als volgt uit:

LED-verbinding → substraat → thermisch geleidend materiaal → koellichaam → omgeving

Als de weerstand tegen de warmtestroom op enig moment toeneemt, kan de temperatuur van de p-n--overgang stijgen.

Daarom kan het verbeteren van de kwaliteit van SiC juist zinvol zijn als dit tot betere prestaties leidtkant-en-klaar warmtegeleidend materiaal, en niet alleen het originele poeder.

8. Testvoorbeeld: 90% versus 88%

De voor analyse verstrekte materialen vormen een voorbeeld van tests door de fabrikant, waarbijSiC 88% werd vervangen door SiC 90% met een D50 van ongeveer 10 µmin AlSiC-composiet voor thermische verdeler van LED-koplampen van auto's-.

Volgens de fabrikant werden de volgende resultaten verkregen:

• De thermische geleidbaarheid van het composiet nam met ongeveer toe15%;
• de temperatuur van de p{0}}n-overgang daalde met ongeveer8 graden;
• de geschatte levensduur bij versnelde tests is met ongeveer toegenomen20%.

Deze indicatoren moeten precies worden beschouwd alstestgegevens van de fabrikant, en niet als universeel resultaat voor enige AlSiC- of LED--module.

Bij het kiezen van grondstoffen wordt aanbevolen om de vergelijkende test op uw eigen recept te herhalen.

9. Welke factoren kunnen het resultaat veranderen?

Er kan niet worden aangenomen dat het vervangen van 88% SiC door 90% automatisch in alle systemen dezelfde toename van de thermische geleidbaarheid zal opleveren.

Het eindresultaat wordt beïnvloed door:

Deeltjesgrootte

Zelfs bij dezelfde nominale D50 kan de deeltjesverdeling variëren.

Agglomeratie

Ophopingen van kleine deeltjes kunnen inhomogeniteiten en extra thermische weerstand veroorzaken.

SiC/metaal-interface

De kwaliteit van het contact tussen het vulmiddel en de matrix is ​​van groot belang.

Volumefractie van SiC

Een hoger vulstofgehalte kan de thermische geleidbaarheid, dichtheid, viscositeit en verwerkbaarheid beïnvloeden.

Productietechnologie

Mengen, persen, infiltratie, sinteren en warmtebehandeling kunnen de structuur van het uiteindelijke materiaal aanzienlijk veranderen.

Bedrijfstemperatuur

De thermische geleidbaarheid en stabiliteit van het grensvlak kunnen veranderen met de temperatuur.

Daarom is het noodzakelijk om niet alleen poeders te vergelijken, maar ookkant-en-klare composietmaterialen.

10. Waar het zinvol is om SiC 90% te gebruiken

Een hogere zuiverheid is vooral interessant voor toepassingen waarbij temperatuurbeheersing een belangrijke technische vereiste is.

LED-verlichting voor auto's-

Koplampen en andere krachtige LED-modules werken onder hoge thermische belasting.

Stabiele warmteafvoer helpt de temperatuur van de LED-montage te regelen.

Straatverlichting

Krachtige LED-armaturen werken lang, dus de efficiëntie van de warmteafvoer beïnvloedt de stabiliteit van de werking.

LED-spots

Voor projectoren en andere krachtige verlichtingssystemen is temperatuur een belangrijke betrouwbaarheidsfactor.

Elektronische behuizingen en koellichamen

AlSiC en CuSiC kunnen worden gebruikt in constructies waar een combinatie van thermische geleidbaarheid en gecontroleerde thermische uitzettingscoëfficiënt vereist is.

11. Wanneer SiC 88% economisch verantwoord kan zijn

SiC 90% is niet noodzakelijkerwijs de beste keuze voor elk project.

Als het systeem:

• werkt niet bij hoge thermische belasting;
• maakt hogere bedrijfstemperaturen mogelijk;
• heeft een aanzienlijke thermische weerstandsmarge;
• gevoelig voor de kosten van grondstoffen;
• DatSiC 88%kan een geschikte optie zijn.

In dit geval is het raadzaam om een ​​vergelijkende test uit te voeren en de kosten van niet alleen de grondstoffen, maar ook van het hele systeem te schatten.

Soms is een goedkoper vulmiddel voordeliger als de uiteindelijke thermische geleidbaarheid binnen de specificatie blijft.

12. Hoe SiC 88% en SiC 90% correct te vergelijken vóór aankoop

Het verdient aanbeveling een vergelijkende specificatie op te stellen voor de inkoper of ingenieur.

U moet bij de leverancier het volgende aanvragen:

• SiC-gehalte;
• D50;
• volledige granulometrische samenstelling;
• SiO₂-gehalte;
• vrij koolstofgehalte;
• Fe₂O₃-gehalte;
• Al₂O₃-gehalte;
• CaO-gehalte;
• vochtigheid;
• bulkdichtheid;
• meetmethode voor de deeltjesgrootte;
• COA per batch.

Het is vooral belangrijk om jezelf niet te beperken tot de zinsnede"SiC 90%".

Voor industriële inkoop is het veel nuttiger om over een volledige chemische analyse en gecontroleerde granulometrie te beschikken.

13. Aanbevelingen voor aankoop

Als het materiaal bedoeld is voor een zeer thermisch geleidend LED-composiet, kan de specificatie afzonderlijk het volgende vermelden:

SiC-zuiverheid:Groter dan of gelijk aan 90%
D50:10 μm
Deeltjesgrootteverdeling:volgens het afgesproken bereik
SiO₂:volgens de afgesproken limiet
Gratis koolstof:volgens de afgesproken limiet
Vocht:volgens de afgesproken limiet
COA:voor elke partij

Voor massaproductie is het ook wenselijk om de inkomende controle van verschillende sleutelindicatoren uit te voeren.

Dit vermijdt een situatie waarin de nominale kwaliteit hetzelfde blijft, maar het feitelijke gedrag van het materiaal varieert van batch tot batch.

14. Kortom: SiC 88% of SiC 90%?

AlsD50 is hetzelfde en bedraagt ​​10 µm, dan zorgt de hogere zuiverheid van SiC 90% voor een lager aandeel resterende componenten.

Vanuit thermisch beheerperspectief betekent dit mogelijk:

minder onzuiverheden → minder potentiële thermische barrières → minder fononverstrooiing → efficiëntere warmteoverdracht.

Daarom voor de verantwoordelijkenLED-thermisch beheertoepassingen, vooral inAlSiC en CuSiC, SiC 90% heeft de voorkeur om met kwalificatietests te beginnen.

De uiteindelijke keuze moet echter gebaseerd zijn op het testen van het uiteindelijke composiet.

Er kan niet direct worden gesteld dat een SiC 90% 比任何 SiC 88% of 15%导热率 zal zijn.Het werkelijke verschil hangt af van de chemische samenstelling, deeltjesgrootte en -verdeling, interface en productietechnologie.

Veelgestelde vragen

1. Wat is beter voor LED - SiC 88% of SiC 90%?

Met dezelfde D50SiC 90%is over het algemeen de voorkeursoptie voor warmtegeleidende toepassingen omdat het minder resterende componenten bevat.

2. Waarom beïnvloedt de zuiverheid van SiC de thermische geleidbaarheid?

Onzuiverheden kunnen fononen verstrooien en fasen met lage thermische geleidbaarheid creëren, waardoor de weerstand tegen warmtestroom toeneemt.

3. Wat betekent D50=10 µm?

D50 karakteriseert de gemiddelde deeltjesgrootte volgens de gebruikte meetmethode. Bij een specifieke aankoop dient tevens de volledige deeltjesverdeling afgesproken te worden.

4. Kan 90% SiC een LED-temperatuurverlaging van 8 graden garanderen?

Nr. Waarde ca.8 gradenverwijst naar het door de fabrikant opgegeven testvoorbeeld. Het is geen algemene garantie.

5. Waar komt het cijfer +15% voor thermische geleidbaarheid vandaan?

Dittestresultaat van de fabrikantgegeven in het bronmateriaal. Voor andere AlSiC-samenstellingen kan het resultaat anders zijn.

6. Waarom beïnvloedt SiO₂ de thermische geleidbaarheid?

SiO₂ heeft een aanzienlijk lagere thermische geleidbaarheid dan SiC, waardoor de aanwezigheid ervan extra thermische barrières kan creëren.

7. Is SiC 88% geschikt voor AlSiC?

Ja, in sommige economisch georiënteerde systemen kan 88% SiC worden gebruikt als de resulterende thermische geleidbaarheid aan de eisen voldoet.

8. Waarom zou 90% SiC de voorkeur hebben voor LED's voor auto's?

LED-koplampen voor auto's werken onder een aanzienlijke thermische belasting, dus de stabiliteit van de warmteoverdracht is van groter belang.

9. Is het mogelijk om SiC 88% en 90% te vergelijken op basis van alleen het SiC-gehalte?

Nee. Er moet rekening mee gehouden wordenD50, deeltjesverdeling, SiO₂, vrije koolstof, metaaloxiden, vocht en batchkwaliteit.

10. Welke deeltjesgrootte is het beste voor LED-composiet?

Er is geen one-size-fits-all. Deze vergelijking beschouwtD50 ongeveer 10 µm, maar de optimale grootte hangt af van de specifieke formulering en productietechnologie.

11. Wat is AlSiC?

AlSiC - is een metaalmatrixcomposiet waarin de aluminiummatrix SiC-deeltjes bevat.

12. Wat is CuSiC?

CuSiC - is een kopermatrix/siliciumcarbidecomposiet ontworpen om warmteafvoer en gecontroleerde thermische prestaties te combineren.

13. Is het nodig om voor elke partij SiC een COA te verkrijgen?

Voor industriële toepassingen is het wenselijk om dit te verkrijgenCOA per batch, vooral als het materiaal wordt gebruikt in kritische thermische componenten.

14. Kan zuiverder SiC de levensduur van LED’s verbeteren?

Mogelijk - door verbeterde warmteafvoer en lagere bedrijfstemperatuur. Maar de levensduur is afhankelijk van het gehele LED-ontwerp en de bedrijfsomstandigheden.

15. Hoe controleer ik of SiC 90% echt beter is dan SiC 88%?

De beste manier - om een ​​gecontroleerde uitvoering uit te voerenA/B-vergelijkingmet dezelfde D50, receptuur, vulstofgehalte en productietechnologie, meet vervolgens de thermische geleidbaarheid en temperatuur van de LED.

Conclusie

Voor het gebruik van siliciumcarbide inLED-thermisch beheerverschil tussen88% en 90% zuiverheidheeft een fysieke basis, maar kan niet worden gescheiden van andere parameters van het materiaal.

Met hetzelfdeD50=10 µmSiC 90% bevat minder restfasen, wat de fononverstrooiing en het aantal gebieden met lage thermische geleidbaarheid kan verminderen. In metaalmatrixcomposietenAlSiC/CuSiCVan bijkomend belang is de kwaliteit van de interface tussen het SiC en de metaalmatrix.

Voor krachtige LED's, autoverlichting en andere kritische thermische toepassingenSiC 90%is een redelijke optie voor kwalificatietests.

In dit geval moet de uiteindelijke keuze niet alleen gebaseerd zijn op de aangegeven zuiverheid, maar ook opCOA, D50, deeltjesverdeling, gehalte aan SiO₂ en andere onzuiverheden, productietechnologie en testresultaten van het voltooide composiet.

Als u D50 10 µm SiC met een gecontroleerde zuiverheid van 88% of 90% nodig heeft, vraag dan een technische specificatie en partijspecifiek COA aan.

Wilt u SiC volgens specificaties leveren?

Zhen An International Co., Limited produceert siliciumcarbide (SiC 80-99%, inclusief 20 mesh 88%/90%) en een volledig assortiment ferrolegeringen voor de ijzer- en staalindustrie. Elke levering kan vergezeld gaan van een analysecertificaat, zeefanalyserapport en, op verzoek, een inspectie door derden. Technici kunnen u helpen bij het bepalen van de kwaliteit, de deeltjesgrootteverdeling en de toevoegingsprocedures voor uw smelt.

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

Siliciumcarbide assortiment · Aanvraagformulier