Breu conclusió

Amb la mateixa mida mitjana de partículesD50=10 µmdiferència entreSiC 88% i SiC 90%pot tenir implicacions per a la transferència de calor en sistemes tèrmics LED. Una puresa més alta significa menys impureses i, per tant, menys centres potencials de dispersió de fonons i barreres tèrmiques dins del material compost.

Per a aplicacions on es requereix una dissipació de calor estable - p. ex.fars LED d'automoció, mòduls LED-d'alta potència, enllumenat públic, projectors i compostos de matriu metàl·lica AlSiC/CuSiC- SiC 90% sol ser l'opció preferida, amb totes les altres coses iguals.

Tanmateix, una diferència de 2 punts percentuals no es pot considerar com una garantia universal d'un cert augment de la conductivitat tèrmica. El resultat real depèn no només del contingut de SiC, sinó també degranulometria, forma de partícula, tipus de matriu, contingut d'aglutinant, qualitat de la interfície, tecnologia de mescla, premsat i sinterització, així com les condicions de funcionament.

Per què la conductivitat tèrmica és tan important per als LED

El LED converteix l'energia elèctrica en llum i calor. Una part important de la calor es genera a la zonap-n-transició, de manera que l'eficiència de dissipació de calor està directament relacionada amb la temperatura de funcionament del LED.

Si el refredament no és prou eficaç, es pot produir el següent:

• augmentant la temperatura de la unió p-n-;
• reducció de l'eficiència lluminosa;
• envelliment accelerat del fòsfor;
• canvi en les característiques òptiques;
• augment de l'estrès tèrmic;
• Reduint la vida útil del disseny del mòdul LED.

Per tant, quan es desenvolupen materials tèrmicament conductors per a LED, es presta molta atenció als materials amb alta conductivitat tèrmica.

Carbur de silici (SiC)s'utilitza en diverses composicions tèrmicament conductores a causa de la combinació d'alta conductivitat tèrmica, estabilitat tèrmica i resistència a altes temperatures.

Depenent de la forma i l'estructura del material, la conductivitat tèrmica del SiC pot variar significativament. Per a SiC monocristal·lí i ceràmic, la literatura de referència proporciona valors de l'ordre de120–270 W/(m K), mentre que per a alguns compostosAlSiCun rang típic pot ser aproximadament170–200 W/(m K).

En aquest cas, les propietats del compost acabat no es poden equiparar directament a la conductivitat tèrmica d'un cristall de SiC pur.

1. Per què la puresa de SiC afecta la conductivitat tèrmica?

La calor de l'estructura cristal·lina de SiC es transfereix principalmentfonons, és a dir, vibracions col·lectives de la xarxa cristal·lina.

Com menys defectes estructurals i fases estranyes, més eficient es pot produir la transferència de calor.

El carbur de silici industrial pot contenir diversos components residuals:

• SiO₂;
• carboni lliure;
• òxids de ferro;
• òxids d'alumini;
• òxids de calci;
• altres restes minerals.

Per tant, dos productes amb la mateixa mida de partícula però diferent contingut de SiC poden presentar un comportament diferent en un compost tèrmicament conductor.

Mecanisme bàsic de dispersió de fonons -

Quan l'energia tèrmica travessa un material, les impureses i els defectes de la xarxa poden dispersar fonons.

Això redueix el camí lliure mitjà del fonó i pot reduir la conductivitat tèrmica efectiva.

Així:

menys impureses → menys barreres tèrmiques potencials → transferència de calor més eficient.

Per això augmentar la neteja amb88% a 90%pot ser tecnològicament significatiu en sistemes sensibles a la calor.

2. Què vol dir SiC 88% i SiC 90%?

SímbolSiC 88%significa que el contingut de carbur de silici és aproximadament del 88%, i la resta són components relacionats.

PerSiC 90%el contingut del component principal és més alt, de manera que la proporció de components residuals és menor.

Simplificat:

És important tenir en compte que aquests valors ho sóncomparació de la puresa nominal, i no la conductivitat tèrmica garantida del producte acabat.

3. Per què és important el SiO₂

Un dels components residuals més importants del SiC industrial ésdiòxid de silici SiO₂.

La conductivitat tèrmica del SiO₂ és significativament menor que la del SiC. Depenent de la forma, temperatura i estructura del material, la diferència pot ser diverses vegades; Per a una comparació pràctica, el sistema considerat s'utilitza sovint com a pauta que SiO₂ condueix la calor aproximadament5-10 vegades pitjor que el SiC.

Per tant, la presència de fases de baixa conductivitat tèrmica pot crear àrees addicionals de resistència al flux de calor.

Si s'utilitzen partícules de SiC com a farciment en una matriu metàl·lica, per exemple aAlSiC o CuSiC, l'estat superficial de les partícules també esdevé important.

Un excés de capa d'impureses pot:

• empitjorar el contacte entre el farciment i la matriu metàl·lica;
• augmentar la resistència tèrmica interfacial;
• influeix en la humectació de la superfície;
• canviar l'estructura de la interfície després del tractament tèrmic.

És la interfície entre SiC i la matriu metàl·lica que sovint es converteix en un dels factors clau que determinen la conductivitat tèrmica real del compost.

4. Per què D50=10 µm també és important

El contingut de SiC - no és l'únic paràmetre.

A petició tècnicaD50=10 µmsignifica que la mida mitjana de partícula característica segons un mètode de mesura particular és d'uns 10 µm.

La mida de les partícules afecta:

• superfície del farciment;
• distribució de partícules a la matriu;
• qualitat de mescla;
• formació d'aglomerats;
• contacte interfacial;
• nombre de límits tèrmics potencials.

Per tant, a l'hora de compararSiC 88% i SiC 90%Cal mantenir el mateix possible:

• D50;
• distribució de partícules;
• forma de partícula;
• mètode de mesura de granulometria;
• superfície de partícules;
• contingut d'humitat;
• Procés tecnològic de fabricació de material compost;
• En cas contrari, els resultats experimentals poden ser deguts a més que errors.

5. SiC 88% vs 90%: amb el mateix D50

Si dos productes amb el mateixD50=10 µm, la diferència de puresa es fa més notable des del punt de vista del control de la composició de les matèries primeres.

SiC 88%

L'avantatge del 88% de SiC sol ser uns costos més baixos de matèries primeres.

Per a algunes aplicacions on els requisits de conductivitat tèrmica no són màxims, aquest material es pot justificar econòmicament.

Tanmateix, una proporció més alta de components residuals significa potencialment més:

• fases d'òxid;
• carboni lliure;
• impureses minerals;
• zones amb menor conductivitat tèrmica.

SiC 90%

SiC 90% conté més component principal i menys fases residuals.

Això pot ajudar:

• reduir el nombre de barreres tèrmiques potencials;
• transferència de calor més estable;
• comportament més previsible del farciment;
• Millorar el control de la composició del partit.

Per a LED d'alta potència i compostos tèrmicament conductors on la temperatura és un paràmetre crític,SiC 90%sol ser un material font més lògic per a proves de comparació.

6. El paper del SiC en els compostos AlSiC i CuSiC

Una de les aplicacions importants del SiC en la gestió tèrmica són els - compostos de matriu metàl·lica.

AlSiC

En compostAlSiCLes partícules de carbur de silici es distribueixen a la matriu d'alumini.

Aquests materials s'utilitzen quan cal obtenir simultàniament:

• eliminació eficient de la calor;
• pes relativament baix;
• expansió tèrmica controlada;
• estabilitat dimensional;
• resistència mecànica suficient.

Això fa que l'AlSiC sigui un material interessant per a alguns paquets, dissipadors de calor i components del sistema electrònic.

CuSiC

CuSiCutilitza coure com a matriu metàl·lica.

El coure en si té una alta conductivitat tèrmica, de manera que la combinació de coure i SiC es pot utilitzar per crear components tèrmics amb característiques d'expansió tèrmica i dissipació de calor controlades.

En ambdós casos, la qualitat de la superfície de SiC i la seva distribució a la matriu metàl·lica són de gran importància.

7. Efecte sobre la temperatura de la unió del LED p-n-

Per als LED, no n'hi ha prou amb simplement declarar l'alta conductivitat tèrmica del farciment.

La pregunta pràctica principal és amb quina eficàcia el disseny final elimina la calor de la regió de la unió p-n-.

La cadena condicional té aquest aspecte:

Unió LED → substrat → material conductor tèrmic → dissipador de calor → medi ambient

Si la resistència al flux de calor augmenta en qualsevol punt, la temperatura de la unió p-n- pot augmentar.

Per tant, millorar la qualitat del SiC pot tenir sentit precisament quan condueix a un rendiment milloratmaterial termoconductor preparat, i no només la pols original.

8. Exemple de prova: 90% vs 88%

Els materials proporcionats per a l'anàlisi proporcionen un exemple de proves del fabricant, en quèSiC 88% es va substituir per SiC 90% amb un D50 d'uns 10 µmen compost d'AlSiC per al distribuïdor tèrmic de fars LED- d'automòbils.

Segons el fabricant, es van obtenir els següents resultats:

• La conductivitat tèrmica del compost va augmentar aproximadament15%;
• la temperatura de la unió p-n-ha disminuït aproximadament8 graus;
• la vida útil estimada en proves accelerades va augmentar aproximadament20%.

Aquests indicadors s'han de considerar precisament comdades de prova del fabricant, i no com a resultat universal per a cap AlSiC o cap mòdul LED-.

Quan escolliu matèries primeres, es recomana repetir la prova comparativa amb la vostra pròpia recepta.

9. Quins factors poden canviar el resultat?

No es pot suposar que substituir el 88% de SiC per un 90% proporcionarà automàticament el mateix augment de la conductivitat tèrmica en tots els sistemes.

El resultat final està influenciat per:

Mida de partícula

Fins i tot amb el mateix D50 nominal, la distribució de partícules pot variar.

Aglomeració

Les acumulacions de petites partícules poden crear deshomogeneïtats i una resistència tèrmica addicional.

Interfície SiC/metall

La qualitat del contacte entre el farciment i la matriu és de gran importància.

Fracció de volum SiC

L'augment del contingut de farciment pot afectar la conductivitat tèrmica, la densitat, la viscositat i la processabilitat.

Tecnologia de fabricació

La barreja, el premsat, la infiltració, la sinterització i el tractament tèrmic poden canviar significativament l'estructura del material final.

Temperatura de funcionament

La conductivitat tèrmica i l'estabilitat de la interfície poden canviar amb la temperatura.

Per tant, cal comparar no només pols, sinó tambématerials compostos ja fets.

10. On té sentit utilitzar SiC 90%

Una puresa més alta és especialment interessant per a aplicacions on el control de la temperatura és un requisit tècnic clau.

Il·luminació LED-d'automòbils

Els fars i altres mòduls LED-de gran potència funcionen en condicions de càrrega tèrmica elevada.

La dissipació de calor estable ajuda a controlar la temperatura del conjunt LED.

Enllumenat públic

Les potents lluminàries LED-funcionen durant molt de temps, de manera que l'eficiència de la dissipació de calor afecta l'estabilitat del funcionament.

Focs-LED

Per als projectors i altres sistemes d'il·luminació d'alta potència, la temperatura és un factor de fiabilitat important.

Carcassa electrònica i dissipadors de calor

AlSiC i CuSiC es poden utilitzar en estructures on es requereix una combinació de conductivitat tèrmica i coeficient d'expansió tèrmica controlat.

11. Quan el SiC 88% es pugui justificar econòmicament

SiC 90% no és necessàriament la millor opció per a tots els projectes.

Si el sistema:

• no funciona a alta càrrega tèrmica;
• permet temperatures de funcionament més altes;
• té un marge important de resistència tèrmica;
• sensible al cost de les matèries primeres;
• AixòSiC 88%pot ser una opció adequada.

En aquest cas, és recomanable realitzar una prova comparativa i estimar el cost no només de les matèries primeres, sinó també de tot el sistema.

De vegades, un farciment més barat és més econòmic si la conductivitat tèrmica final es manté dins de l'especificació.

12. Com comparar correctament SiC 88% i SiC 90% abans de comprar

Es recomana que es generi una especificació comparativa per al comprador o l'enginyer.

Cal demanar al proveïdor:

• contingut de SiC;
• D50;
• composició granulomètrica completa;
• contingut de SiO₂;
• contingut de carboni lliure;
• contingut de Fe₂O₃;
• contingut en Al₂O₃;
• contingut de CaO;
• humitat;
• densitat a granel;
• mètode de mesura de la mida de partícules;
• COA per lot.

És especialment important no limitar-se a la frase"SiC 90%".

Per a la compra industrial és molt més útil tenir una anàlisi química completa i una granulometria controlada.

13. Recomanacions de compra

Si el material està pensat per a un compost LED-de gran conductivitat tèrmica, l'especificació pot registrar per separat:

Puresa de SiC:Superior o igual al 90%
D50:10 μm
Distribució de la mida de partícules:segons el rang acordat
SiO₂:segons el límit acordat
Carboni lliure:segons el límit acordat
Humitat:segons el límit acordat
COA:per a cada lot

Per a la producció en massa, també és desitjable dur a terme un control entrant de diversos indicadors clau.

D'aquesta manera s'evita una situació en què el grau nominal segueix sent el mateix, però el comportament real del material varia d'un lot a un altre.

14. Conclusió: SiC 88% o SiC 90%?

SiD50 és el mateix i fa 10 µm, llavors la puresa més alta de SiC 90% proporciona una menor proporció de components residuals.

Des d'una perspectiva de gestió tèrmica, això significa potencialment:

menys impureses → menys barreres tèrmiques potencials → menys dispersió de fonons → transferència de calor més eficient.

Per tant, pels responsablesGestió tèrmica LEDaplicacions, especialment enAlSiC i CuSiC, SiC 90% és l'opció preferida per començar les proves de qualificació.

Tanmateix, l'elecció final s'ha de basar en les proves del compost acabat.

No es pot afirmar directament que qualsevol SiC 90% serà SiC 88% 高15%导热率.La diferència real depèn de la composició química, la mida i la distribució de les partícules, la interfície i la tecnologia de fabricació.

Preguntes freqüents

1. Què és millor per a LED - SiC 88% o SiC 90%?

Amb el mateix D50SiC 90%generalment és l'opció preferida per a aplicacions tèrmiques conductores perquè conté menys components residuals.

2. Per què la puresa del SiC afecta la conductivitat tèrmica?

Les impureses poden dispersar fonons i crear fases de baixa conductivitat tèrmica, augmentant la resistència al flux de calor.

3. Què significa D50=10 µm?

D50 caracteritza la mida mitjana de les partícules segons el mètode de mesura utilitzat. Per a una compra concreta, també s'ha d'acordar la distribució completa de partícules.

4. Pot el 90% de SiC garantir una reducció de la temperatura del LED en 8 graus?

Núm. Valor aprox.8 grausfa referència a l'exemple de prova especificat pel fabricant. No és una garantia general.

5. D'on prové la xifra del +15% de conductivitat tèrmica?

Aixòresultat de la prova del fabricantdonat en el material d'origen. Per a altres composicions d'AlSiC, el resultat pot ser diferent.

6. Per què el SiO₂ perjudica la conductivitat tèrmica?

SiO₂ té una conductivitat tèrmica significativament menor que SiC, de manera que la seva presència pot crear barreres tèrmiques addicionals.

7. El SiC 88% és adequat per a AlSiC?

Sí, en alguns sistemes orientats econòmicament es pot utilitzar un 88% de SiC si la conductivitat tèrmica resultant compleix els requisits.

8. Per què podria ser preferible el 90% de SiC per als LED d'automòbils?

Els fars LED-d'automòbils funcionen amb una càrrega tèrmica important, de manera que l'estabilitat de la transferència de calor és de més importància.

9. És possible comparar SiC 88% i 90% només basant-se en el contingut de SiC?

No. S'ha de tenir en compteD50, distribució de partícules, SiO₂, carboni lliure, òxids metàl·lics, humitat i qualitat del lot.

10. Quina mida de partícula és la millor per al compost LED-?

No hi ha una talla única. Aquesta comparació consideraD50 uns 10 µm, però la mida òptima depèn de la formulació específica i la tecnologia de fabricació.

11. Què és AlSiC?

AlSiC - és un compost de matriu metàl·lica en què la matriu d'alumini conté partícules de SiC.

12. Què és CuSiC?

CuSiC - és un compost de matriu de coure/carbur de silici dissenyat per combinar la dissipació de la calor i el rendiment tèrmic controlat.

13. Cal obtenir un COA per cada lot de SiC?

Per a aplicacions industrials és desitjable obtenirCOA per lot, especialment si el material s'utilitza en components tèrmics crítics.

14. Pot el SiC més pur millorar la vida útil del LED?

Potencialment - gràcies a la millora de la dissipació de la calor i la temperatura de funcionament més baixa. Però la vida útil depèn de tot el disseny del LED i les condicions de funcionament.

15. Com comprovar si SiC 90% és realment millor que SiC 88%?

La millor manera - de dur a terme un controlComparació A/B-amb el mateix D50, recepta, contingut de farciment i tecnologia de producció, després mesura la conductivitat tèrmica i la temperatura del LED.

Conclusió

Per a l'ús de carbur de silici aGestió tèrmica LEDdiferència entre88% i 90% de puresaté una base física, però no es pot separar d'altres paràmetres del material.

Amb el mateixD50=10 µmSiC 90% conté menys fases residuals, cosa que pot reduir la dispersió de fonons i el nombre de regions de baixa conductivitat tèrmica. En compostos de matriu metàl·licaAlSiC/CuSiCUna importància addicional és la qualitat de la interfície entre el SiC i la matriu metàl·lica.

Per a LED d'alta potència, il·luminació d'automòbils i altres aplicacions tèrmiques crítiquesSiC 90%és una opció raonable per a les proves de qualificació.

En aquest cas, l'elecció final s'ha de basar no només en la puresa declarada, sinó també enCOA, D50, distribució de partícules, contingut de SiO₂ i altres impureses, tecnologia de producció i resultats de les proves del compost acabat.

Si necessiteu D50 10 µm SiC amb una puresa controlada del 88% o del 90%, sol·liciteu una especificació tècnica i un COA específic del lot.

Necessiteu subministrar SiC segons les especificacions?

Zhen An International Co., Limited produeix carbur de silici (SiC 80-99%, incloent 20 malles 88%/90%) i una gamma completa de ferroaliatges per a les indústries del ferro i l'acer. Cada lliurament pot anar acompanyat d'un certificat d'anàlisi, informe d'anàlisi de tamís i, a petició, d'una inspecció de tercers. Els tècnics us poden ajudar a determinar el grau, la distribució de la mida de les partícules i les pràctiques d'addició per a la vostra fosa.

Correu electrònic:sales@zanewmetal.com ·WhatsApp:+86 15518824805 ·

Gamma de carbur de silici · Formulari de sol·licitud