LED에서는 우수한 방열 능력이 매우 중요합니다. 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 과정에서 많은 양(70%~80%)의 에너지가 열 에너지로 변환되고 전력이 커질수록, 더 많은 열을 방출해야 합니다. 이러한 열을 제때 방출하지 못하면 이로 인한 접합 온도 상승으로 인해 LED 출력 광전력이 감소할 뿐만 아니라 칩이 날카로워지고 가속되어 장치 수명이 단축되므로 LED 제품 원활한 열 방출을 보장해야 합니다. LED 방열 과정에서 '패키지 기판'이 매우 중요한 역할을 하기 때문에 열전도율이 높은 방열 기판 소재의 개발은 LED 소자의 방열 문제를 해결하고 발광 효율 및 발광 효율을 향상시키는 중요한 방법이 되었습니다. 고전력 LED의 수명.
LED 출력이 증가함에 따라 기존의 수지 기판은 오랫동안 방열 성능 요구 사항을 충족할 수 없었습니다. 현재 이 분야의 국제적 연구는 주로 높은 열전도도, 열팽창계수 매칭 반도체 칩 및 높은 절연 특성을 갖춘 고열전도성 세라믹 기판에 중점을 두고 있습니다.
세라믹 재료를 선택할 때 Al2O3와 BeO 세라믹은 오랫동안 고려해야 할 두 가지 주요 기판이지만 둘 다 Al2O3의 열전도율이 낮고 열팽창 계수가 일치하지 않는 등 고유한 단점을 가지고 있습니다. 칩 재료; BeO는 생산 비용이 높고 독성이 높아 대규모 생산에 적합하지 않습니다. 또한, SiC는 열전도도가 높고 열팽창계수가 Si에 가장 가깝지만 소결온도가 2000도에 달하고 제조에너지 소모가 크고 열간압착 생산단가가 비싸다는 단점이 있다. 또한 기판 재료로서의 개발 및 적용을 제한합니다.
위의 것 외에도 더 나은 선택은 질화알루미늄(AlN)입니다. 이는 높은 열 전도성과 우수한 전기 절연 특성의 흥미로운 조합을 갖춘 몇 안 되는 세라믹 재료 중 하나입니다. 또한 환경 친화적이며 비-오염성입니다. 독성이 있지만 기계적 강도와 화학적 안정성도 높아 열악한 환경에서도 정상적인 작업 조건을 유지할 수 있습니다. 따라서 고출력 LED 방열 소재로 더 적합합니다. 다음 표는 AlN의 특성을 다른 일반적인 세라믹 포장 재료와 비교합니다.
질화알루미늄(AlN)이 특히 고출력 LED 분야에서 기판으로 사용하기에 특히 적합한 이유는 주로 LED의 주요 기술적 문제를 직접적으로 해결하는 일련의 우수한 성능 특성에 기반합니다. 열 방출을 통해 LED 장치의 전반적인 성능과 서비스 수명을 크게 향상시킵니다. 질화알루미늄이 기판재료로서 갖는 장점을 자세히 설명하면 다음과 같다.
우수한 열전도율
질화알루미늄은 기존의 Al2O3 세라믹 기판보다 훨씬 높은 열 전도성을 가지고 있습니다. 열전도율이 높다는 것은 질화알루미늄 기판이 LED 칩에서 발생하는 열을 냉각 시스템으로 더 효과적으로 전달하여 LED 칩의 접합 온도를 크게 낮출 수 있음을 의미합니다. 이는 고전력 LED의 경우 특히 중요합니다. 왜냐하면 고전력 LED는 작업 시 더 많은 열을 발생시키고 시간 내에 분산시킬 수 없으면 발광 효율과 수명에 심각한 영향을 미치기 때문입니다.
열팽창계수 매칭
질화알루미늄의 열팽창 계수는 LED 칩 재료(예: 실리콘)의 열팽창 계수와 비교적 유사하여 온도 변화로 인한 열 응력을 줄이고 칩과 기판 사이 인터페이스의 균열 또는 박리를 방지하는 데 도움이 됩니다. , 장치의 신뢰성과 장기 안정성을 향상시킵니다.
우수한 전기절연 성능
질화알루미늄은 우수한 열 전도체일 뿐만 아니라 우수한 전기 절연 특성을 갖고 있어 높은 전기 절연이 필요한 LED 애플리케이션에 매우 중요합니다. LED 회로의 안전한 동작을 보장하고, 누전이나 합선으로 인한 고장을 방지합니다.
환경친화적이고 무독성
BeO와 같은 독성 물질과 비교하여 질화알루미늄은 무독성이고 무해하며 환경 요구 사항을 충족하며 대규모 생산 및 응용에 적합하여 생산 과정에서 건강 위험과 환경 영향을 줄입니다.
높은 기계적 강도와 화학적 안정성
AlN 기판은 기계적 강도가 높고 더 큰 기계적 응력과 충격을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 화학적 안정성도 뛰어나 다양한 가혹한 환경에서 안정적인 성능을 유지하고 LED 제품의 수명을 연장할 수 있습니다.
준비 과정이 비교적 친절합니다
질화알루미늄의 제조 공정에도 일정량의 기술과 비용 투입이 필요하지만 SiC와 같은 고온 소결 재료에 비해 소결 온도가 상대적으로 낮고 제조 에너지 소비가 적으며 열간 프레스 생산 비용을 제어할 수 있습니다. , 이는 대규모 산업생산에 유리하다.
결론적으로, 높은 열 전도성, 열팽창 계수 일치, 우수한 전기 절연성, 환경 보호, 무독성, 높은 기계적 강도 및 화학적 안정성, 상대적으로 친숙한 제조 공정을 갖춘 질화알루미늄은 높은 수준의 이상적인 선택이 됩니다. -전원 LED 냉각 기판 재료. 이는 LED 방열 문제를 해결할 뿐만 아니라 LED 장치의 전반적인 성능과 서비스 수명을 향상시키고 LED 기술의 발전을 촉진합니다.
