探討新型材料在LED行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
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“十二五”七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和地方節(jié)能環(huán)保LED照明推廣政策的出臺發展契機,為LED照明帶來重大發(fā)展契機(jī)互動互補。據(jù)行業(yè)報告顯示發揮重要帶動作用,我國LED照明行業(yè)市場規(guī)模從2008年至2012年由不足140億增長至約800億,增長率約484%意料之外,預(yù)計(jì)2013年我國LED照明行業(yè)將突破1000億文化價值,增長率達(dá)38.6%形式。
在LED產(chǎn)業(yè)鏈條中,上游芯片不斷完善、外延等關(guān)鍵技術(shù)被國際廠商(PhilipsLumileds數字化、CK、CREE基礎上、Nichia各領域、OSRAM等)牢牢控制。國內(nèi)LED競爭市場主要集中在中游加工取得顯著成效、下游終端及部分低價值的配套產(chǎn)業(yè)新模式,并在地域上形成形珠江三角洲實現、長江三角洲不容忽視、北方地區(qū)、閔三角地區(qū)四大產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)域服務體系。
伴隨大功率LED照明的普及發(fā)展說服力,產(chǎn)品元器件對散熱性能的要求越來越高。高效熱管理成為制約大功率LED發(fā)展的關(guān)鍵分析。目前表示,LED行業(yè)內(nèi)高效的能量轉(zhuǎn)化和熱能控制主要通過芯片、封裝非常激烈、系統(tǒng)集成三方面實(shí)現(xiàn)競爭力所在,主要有結(jié)構(gòu)改善和新型材料應(yīng)用兩種方式。
結(jié)構(gòu)改善是指依靠增大散熱面積領域、改善對流輻射實(shí)現(xiàn)熱管理溝通機製。該技術(shù)相對難度較小、易實(shí)現(xiàn)註入新的動力,能在生產(chǎn)中普遍使用☆I先水平,F(xiàn)今,LED行業(yè)內(nèi)采用的的主要散熱技術(shù)有:微槽群復(fù)合變相技術(shù)雙重提升、熱管技術(shù)戰略布局、噴霧冷卻技術(shù)、熱電制冷技術(shù)深入開展、熱聲制冷技術(shù)更為一致、合成微噴及振動制冷技術(shù)、蒸汽壓縮制冷技術(shù)等技術的開發。但此方法影響產(chǎn)品體積研究與應用、成本、質(zhì)量和封裝密度服務品質,且不能無限增大散熱面積的發生,具有相當(dāng)大的局限性組成部分。
新型材料的應(yīng)用是當(dāng)前LED熱管理的研究重點(diǎn),通過高導(dǎo)熱材料的運(yùn)用直接大幅度提升元器件的性能新的動力。照明行業(yè)在傳統(tǒng)照明向LED照明的轉(zhuǎn)型中的過程中,其導(dǎo)熱材料經(jīng)歷了第一、二代到第三廣泛關註、四代先進(jìn)材料的轉(zhuǎn)化促進進步,傳統(tǒng)材料逐漸被以金剛石系列復(fù)合材料、碳材料優勢領先、熱界面材料為代表的新型材料取代迎來新的篇章。新型材料越來越多應(yīng)用于LED基板及封裝。
就LED行業(yè)而言推動並實現,新型材料在基板和封裝上的運(yùn)用對LED高效熱管理實(shí)現(xiàn)有重要意義薄弱點。本文重點(diǎn)介紹國內(nèi)應(yīng)用于LED行業(yè)的新型導(dǎo)熱材料及其性能,主要有金剛石系列復(fù)合材料優化程度、碳化硅鋁積極性、碳材料、其它材料等不斷豐富。
一實施體系、金剛石系列復(fù)合材料
金剛石系列復(fù)合材料主要有金剛石/銅、金剛石/鋁各有優勢。以銅/鋁為基體效果較好,金剛石顆粒為功能組元的金剛石系列復(fù)合材料具有高導(dǎo)熱率、低熱膨脹系數(shù)持續、密度較小等多個領域、較好的可鍍覆性和可加工性等優(yōu)點(diǎn)。主要制備方法有:高溫高壓法高質量、放電等離子燒結(jié)綜合運用、粉末冶金法(冷壓燒結(jié)法、熱壓法)的方法、液相浸滲法等實事求是。金剛石和銅/鋁的浸潤性、金剛石石墨化落到實處、制造成本等是影響企業(yè)生產(chǎn)的主要問題服務水平。國內(nèi)只有較少的企業(yè)及院所能夠生產(chǎn),例如北京有色金屬研究總院(有研總院)技術創新、攀時中國處理方法、臺鉆科技等。
北京有色金屬研究總院研制的第四代高導(dǎo)熱、低膨脹的金剛石/銅熱導(dǎo)率達(dá)650 W/m?K以上習慣,熱膨脹系數(shù)為5-7 ×10-6/℃充足,與國外同類產(chǎn)品相當(dāng),居國內(nèi)領(lǐng)先的積極性,在高功率半導(dǎo)體照明器件等熱沉部位有應(yīng)用研究綠色化發展。金剛石/銅復(fù)合材料在大功率LED器件上應(yīng)用后散熱效果顯著,結(jié)溫降低了10.6%不久前,熱阻降低了33.3%用上了,大幅度提高了大功率LED器件的壽命和可靠性,充分發(fā)揮了該材料的優(yōu)勢能力建設。
二 碳化硅鋁
碳化硅/鋁是以鋁合金作基體關註,碳化硅顆粒為增強(qiáng)體的顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料,融合了碳化硅陶瓷和金屬鋁的不同優(yōu)勢無障礙。因其高導(dǎo)熱性連日來、與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)、密度小發揮重要帶動作用、重量輕意向,以及高硬度和高抗彎強(qiáng)度,在LED電子封裝中有運(yùn)用前景文化價值。碳化硅/鋁在基板上應(yīng)用較廣泛,有多家公司如有研總院置之不顧、江蘇鼎啟(代理美國TTC材料)等生產(chǎn)不斷完善。北京有色金屬研究總院生產(chǎn)的新型碳化硅鋁復(fù)合材料具有“輕、硬方便、剛著力提升、巧、廉傳遞、美”的特征融合,滿足了封裝的輕便化、高密度化等要求相關性,適于應(yīng)用LED完成的事情、航空、航天穩定、電子元器件改造層面、殼體封裝等廣泛領(lǐng)域。
三 碳材料
碳材料主要由指由石墨制成的石墨片優勢與挑戰、石墨膜等經驗分享,集金屬材料的導(dǎo)電性、有機(jī)塑料的可塑性、高的平面熱性能有力扭轉、化學(xué)穩(wěn)定性等工藝特征一身上高質量。除類似金屬材料的高導(dǎo)熱性能外,“輕薄廣度和深度、柔韌”的性能決定了它廣泛應(yīng)用于電子機(jī)器內(nèi)的半導(dǎo)體攻堅克難、鋰電池周邊的散熱片及散熱器等部件。一經(jīng)問世顯示,碳材料便迅速在led電子雙向互動、平板電腦、手持設(shè)備設計能力、特別是在智能手機(jī)上廣泛應(yīng)用品牌。國內(nèi)市場的主要供應(yīng)商有韓國SKC、深圳壘石更為一致、跨越有限公司等等形式。
四 其他材料
除上述新型材料外,國內(nèi)LED照明市場采用的導(dǎo)熱新型材料還有其它類別:如鉬銅研究與應用、鎢銅飛躍、銅-鉬銅-銅、氣相生長碳纖維全面協議、碳納米管重要部署、導(dǎo)熱絕緣硅膠材料、導(dǎo)熱硅脂越來越重要、灌封硅膠等線上線下。在新型材料的開發(fā)及應(yīng)用方面,國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)(如北京有色金屬研究總院等)有和國際知名公司相當(dāng)?shù)膶?shí)力醒悟。
伴隨綠色建筑數據顯示、節(jié)能環(huán)保的推廣,LED商業(yè)及民用照明進(jìn)入發(fā)展好時機(jī)也逐步提升,但國內(nèi)LED行業(yè)廠商依舊面臨處于產(chǎn)業(yè)鏈低端記得牢、缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)、生產(chǎn)成本高等的市場壓力重要的作用。限于結(jié)構(gòu)改善在LED熱管理中的局限性更多可能性,新型材料是LED散熱的關(guān)鍵。在LED照明的改進(jìn)中積極回應,新型導(dǎo)熱材料的應(yīng)用除產(chǎn)品本身的性能外仍需考慮生產(chǎn)成本重要性、規(guī)模化生產(chǎn)可操作性多種場景、市場需求等多因素多元化服務體系。新型導(dǎo)熱材料性能的提升規劃、封裝工藝的改進(jìn)、模組化封裝逐漸成為LED行業(yè)高效熱管理實(shí)現(xiàn)的研究熱點(diǎn)深度。
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