Kort slutsats

Med samma medelpartikelstorlekD50=10 µmskillnad mellanSiC 88 % och SiC 90 %kan ha konsekvenser för värmeöverföring i LED-termiska system. Högre renhet betyder färre föroreningar och därför färre potentiella fononspridningscentra och termiska barriärer i kompositmaterialet.

För applikationer där stabil värmeavledning krävs - t.ex.LED-strålkastare för fordon, högeffekts LED-moduler, gatubelysning, projektorer och AlSiC/CuSiC metallmatriskompositer- SiC 90 % är vanligtvis det föredragna alternativet, allt annat lika.

En skillnad på 2 procentenheter kan dock inte betraktas som en universell garanti för en viss ökning av värmeledningsförmågan. Det faktiska resultatet beror inte bara på SiC-innehållet utan också pågranulometri, partikelform, matristyp, bindemedelsinnehåll, gränssnittskvalitet, blandnings-, pressnings- och sintringsteknik, samt driftsförhållanden.

Varför värmeledningsförmåga är så viktigt för lysdioder

Lysdioden omvandlar elektrisk energi till ljus och värme. En betydande del av värmen genereras i områdetp-n-övergång, så värmeavledningseffektiviteten är direkt relaterad till LED-driftstemperaturen.

Om kylningen inte är tillräckligt effektiv kan följande inträffa:

• öka temperaturen på p-n-korsningen;
• minskning av ljuseffektivitet;
• accelererat åldrande av fosfor;
• förändring i optiska egenskaper;
• ökning av termisk stress;
• Reducerar designlivslängden för LED-modulen.

Därför, när man utvecklar termiskt ledande material för lysdioder, ägnas mycket uppmärksamhet åt material med hög värmeledningsförmåga.

Kiselkarbid (SiC)används i olika värmeledande kompositioner på grund av kombinationen av hög värmeledningsförmåga, värmestabilitet och motståndskraft mot höga temperaturer.

Beroende på materialets form och struktur kan den termiska konduktiviteten hos SiC variera avsevärt. För enkristall och keramisk SiC ger referenslitteraturen värden i storleksordningen120–270 W/(m K), medan för vissa kompositerAlSiCett typiskt intervall kan vara ungefär170–200 W/(m K).

I detta fall kan egenskaperna hos den färdiga kompositen inte direkt likställas med den termiska konduktiviteten hos en ren SiC-kristall.

1. Varför påverkar SiC-renheten värmeledningsförmågan?

Värme i SiC-kristallstrukturen överförs huvudsakligen genomfononer, det vill säga kollektiva vibrationer av kristallgittret.

Ju färre strukturella defekter och främmande faser, desto effektivare kan värmeöverföring ske.

Industriell kiselkarbid kan innehålla olika restkomponenter:

• SiO2;
• fritt kol;
• järnoxider;
• aluminiumoxider;
• kalciumoxider;
• andra mineralrester.

Därför kan två produkter med samma partikelstorlek men olika SiC-innehåll uppvisa olika beteende i en värmeledande komposit.

Grundläggande mekanism - fononspridning

När termisk energi passerar genom ett material kan föroreningar och gallerdefekter sprida fononer.

Detta minskar den genomsnittliga fria vägen för fonon och kan minska den effektiva värmeledningsförmågan.

Således:

färre föroreningar → färre potentiella termiska barriärer → effektivare värmeöverföring.

Det är därför ökande renlighet med88 % till 90 %kan vara tekniskt betydelsefulla i känsliga värmeledande system.

2. Vad betyder SiC 88% och SiC 90%?

SymbolSiC 88 %betyder att kiselkarbidhalten är cirka 88 %, medan resten är relaterade komponenter.

FörSiC 90 %innehållet av huvudkomponenten är högre, så andelen restkomponenter är lägre.

Förenklat:

Det är viktigt att notera att dessa värden ärjämförelse av nominell renhet, och inte den garanterade värmeledningsförmågan för den färdiga produkten.

3. Varför SiO₂ är viktigt

En av de viktigaste restkomponenterna i industriell SiC ärkiseldioxid SiO2.

Den termiska konduktiviteten för SiO2 är betydligt lägre än den för SiC. Beroende på materialets form, temperatur och struktur kan skillnaden vara flera gånger; För praktisk jämförelse används ofta det aktuella systemet som en riktlinje att SiO₂ leder värme ca.5–10 gånger sämre än SiC.

Därför kan närvaron av faser med låg värmeledningsförmåga skapa ytterligare områden med motstånd mot värmeflöde.

Om SiC-partiklar används som fyllmedel i en metallmatris, till exempel iAlSiC eller CuSiC, blir partiklarnas yttillstånd också viktigt.

Ett överskott av föroreningar kan:

• försämra kontakten mellan fyllmedlet och metallmatrisen;
• öka gränssnittets termiska motstånd;
• påverka ytvätning;
• ändra gränssnittsstrukturen efter värmebehandling.

Det är gränssnittet mellan SiC och metallmatrisen som ofta blir en av nyckelfaktorerna som bestämmer kompositens faktiska värmeledningsförmåga.

4. Varför D50=10 µm också är viktigt

SiC-innehåll - är inte den enda parametern.

På teknisk begäranD50=10 µmbetyder att den genomsnittliga karakteristiska partikelstorleken enligt en viss mätmetod är cirka 10 µm.

Partikelstorleken påverkar:

• ytarea av fyllmedlet;
• fördelning av partiklar i matrisen;
• blandningskvalitet;
• bildning av agglomerat;
• gränssnittskontakt;
• antal potentiella termiska gränser.

Därför när man jämförSiC 88 % och SiC 90 %Det är nödvändigt att hålla samma som möjligt:

• D50;
• partikelfördelning;
• partikelform;
• granulometrimätningsmetod;
• partikelyta;
• Fukthalt;
• Teknologisk process för tillverkning av kompositmaterial;
• Annars kan experimentresultaten bero på mer än bara fel.

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

Om två produkter med sammaD50=10 µm, blir skillnaden i renhet mer märkbar ur synvinkeln att styra sammansättningen av råvarorna.

SiC 88 %

Fördelen med 88 % SiC är vanligtvis lägre råvarukostnader.

För vissa tillämpningar där kraven på värmeledningsförmåga inte är maximala kan ett sådant material vara ekonomiskt motiverat.

En högre andel restkomponenter betyder dock potentiellt mer:

• oxidfaser;
• fritt kol;
• mineralföroreningar;
• områden med lägre värmeledningsförmåga.

SiC 90 %

SiC 90 % innehåller mer huvudkomponent och mindre restfaser.

Detta kan hjälpa:

• minska antalet potentiella termiska barriärer;
• mer stabil värmeöverföring;
• mer förutsägbart beteende hos fyllmedlet;
• förbättra kontrollen av partisammansättningen.

För högeffekts LED och värmeledande kompositer där temperaturen är en kritisk parameter,SiC 90 %är vanligtvis ett mer logiskt källmaterial för jämförelsetester.

6. SiC:s roll i AlSiC och CuSiC-kompositer

En av de viktiga tillämpningarna av SiC i termisk hantering är - metallmatriskompositer.

AlSiC

I kompositAlSiCKiselkarbidpartiklar är fördelade i aluminiummatrisen.

Sådana material används när det är nödvändigt att samtidigt erhålla:

• effektiv värmeavlägsning;
• relativt låg vikt;
• kontrollerad termisk expansion;
• dimensionsstabilitet;
• tillräcklig mekanisk styrka.

Detta gör AlSiC till ett intressant material för vissa förpackningar, kylflänsar och elektroniska systemkomponenter.

CuSiC

CuSiCanvänder koppar som metallmatris.

Koppar i sig har en hög värmeledningsförmåga, så kombinationen av koppar och SiC kan användas för att skapa termiska komponenter med kontrollerad värmeutvidgning och värmeavledningsegenskaper.

I båda fallen är kvaliteten på SiC-ytan och dess fördelning i metallmatrisen av stor betydelse.

7. Effekt på temperaturen i p-n-LED-övergången

För lysdioder räcker det inte att bara deklarera fyllmedlets höga värmeledningsförmåga.

Den huvudsakliga praktiska frågan är hur effektivt den slutliga designen tar bort värme från p-n-övergångsområdet.

Den villkorliga kedjan ser ut så här:

LED-övergång → substrat → värmeledande material → kylfläns → miljö

Om motståndet mot värmeflöde ökar vid någon punkt, kan temperaturen i p-n-korsningen öka.

Därför kan det vara vettigt att förbättra kvaliteten på SiC just när det leder till förbättrad prestandafärdigt värmeledande material, och inte bara originalpulvret.

8. Testexempel: 90 % vs 88 %

Materialet som tillhandahålls för analys ger ett exempel på tillverkarens testning, därSiC 88 % ersattes med SiC 90 % med en D50 på cirka 10 µmi AlSiC-komposit för den termiska distributören av LED-strålkastare för bilar-.

Enligt tillverkaren erhölls följande resultat:

• Kompositens värmeledningsförmåga ökade med ungefär15%;
• temperaturen i p-n-korsningen minskade med ungefär8 grader;
• den beräknade livslängden i accelererade tester ökade med ca20%.

Dessa indikatorer måste betraktas exakt somtillverkarens testdata, och inte som ett universellt resultat för någon AlSiC eller någon LED-modul.

När du väljer råvaror rekommenderas det att upprepa det jämförande testet på ditt eget recept.

9. Vilka faktorer kan förändra resultatet?

Det kan inte antas att ersättning av 88 % SiC med 90 % automatiskt ger samma ökning av värmeledningsförmågan i alla system.

Det slutliga resultatet påverkas av:

Partikelstorlek

Även med samma nominella D50 kan partikelfördelningen variera.

Agglomerering

Ansamlingar av små partiklar kan skapa inhomogeniteter och ytterligare värmebeständighet.

SiC/metall-gränssnitt

Kvaliteten på kontakten mellan fyllmedlet och matrisen är av stor betydelse.

Volymfraktion av SiC

Ökande fyllmedelshalt kan påverka värmeledningsförmåga, densitet, viskositet och bearbetbarhet.

Tillverkningsteknik

Blandning, pressning, infiltration, sintring och värmebehandling kan avsevärt förändra det slutliga materialets struktur.

Driftstemperatur

Värmeledningsförmågan och stabiliteten hos gränssnittet kan ändras med temperaturen.

Därför är det nödvändigt att jämföra inte bara pulver, utan ocksåfärdiga kompositmaterial.

10. Där det är vettigt att använda SiC 90 %

Högre renhet är särskilt intressant för applikationer där temperaturkontroll är ett centralt tekniskt krav.

LED-belysning- för fordon

Strålkastare och andra högeffekts LED-moduler fungerar under hög termisk belastning.

Stabil värmeavledning hjälper till att kontrollera temperaturen på LED-enheten.

gatubelysning

Kraftfulla LED-armaturer fungerar under lång tid, så effektiviteten i värmeavledning påverkar driftstabiliteten.

LED-spotlights

För projektorer och andra högeffektsbelysningssystem är temperatur en viktig tillförlitlighetsfaktor.

Elektroniska höljen och kylflänsar

AlSiC och CuSiC kan användas i strukturer där en kombination av värmeledningsförmåga och kontrollerad värmeutvidgningskoefficient krävs.

11. När SiC 88 % kan motiveras ekonomiskt

SiC 90% är inte nödvändigtvis det bästa valet för varje projekt.

Om systemet:

• fungerar inte vid hög termisk belastning;
• tillåter högre driftstemperaturer;
• har en betydande marginal för termiskt motstånd;
• känslig för kostnaderna för råvaror;
• AttSiC 88 %kan vara ett lämpligt alternativ.

I det här fallet är det lämpligt att genomföra ett jämförande test och uppskatta kostnaden för inte bara råvarorna utan också hela systemet.

Ibland är ett billigare fyllmedel mer ekonomiskt om den slutliga värmeledningsförmågan håller sig inom specifikationen.

12. Hur man korrekt jämför SiC 88% och SiC 90% innan du köper

Det rekommenderas att en jämförande specifikation genereras för köparen eller ingenjören.

Du måste begära från leverantören:

• SiC-innehåll;
• D50;
• full granulometrisk sammansättning;
• SiO2-halt;
• innehåll av fritt kol;
• Fe2O3-innehåll;
• AI2O3-innehåll;
• CaO-innehåll;
• fuktighet;
• bulkdensitet;
• metod för mätning av partikelstorlek;
• COA per batch.

Det är särskilt viktigt att inte begränsa sig till frasen"SiC 90%".

För industriell upphandling är det mycket mer användbart att ha en fullständig kemisk analys och kontrollerad granulometri.

13. Rekommendationer för inköp

Om materialet är avsett för en starkt värmeledande LED-komposit kan specifikationen registrera:

SiC renhet:Större än eller lika med 90 %
D50:10 μm
Partikelstorleksfördelning:enligt överenskommet intervall
SiO₂:enligt överenskommen gräns
Fritt kol:enligt överenskommen gräns
Fukt:enligt överenskommen gräns
COA:för varje parti

För massproduktion är det också tillrådligt att utföra inkommande kontroll av flera nyckelindikatorer.

Detta undviker en situation där den nominella kvaliteten förblir densamma, men det faktiska beteendet hos materialet varierar från batch till batch.

14. Summa summarum: SiC 88% eller SiC 90%?

OmD50 är densamma och är 10 µmså ger den högre renheten hos SiC 90 % en lägre andel kvarvarande komponenter.

Ur ett termiskt förvaltningsperspektiv innebär detta potentiellt:

färre föroreningar → färre potentiella termiska barriärer → mindre fononspridning → effektivare värmeöverföring.

Därför för de ansvarigaLED termisk hanteringapplikationer, särskilt inomAlSiC och CuSiC, SiC 90 % är det föredragna alternativet för att påbörja kvalifikationstestning.

Det slutliga valet bör dock baseras på testning av den färdiga kompositen.

Det kan inte direkt sägas att någon SiC 90% kommer att vara SiC 88% 高15%导热率.Den faktiska skillnaden beror på den kemiska sammansättningen, partikelstorlek och fördelning, gränssnitt och tillverkningsteknik.

Vanliga frågor

1. Vilket är bättre för LED - SiC 88 % eller SiC 90 %?

Med samma D50SiC 90 %är i allmänhet det föredragna alternativet för värmeledande tillämpningar eftersom det innehåller färre restkomponenter.

2. Varför påverkar SiC-renheten värmeledningsförmågan?

Föroreningar kan sprida fononer och skapa faser med låg värmeledningsförmåga, vilket ökar motståndet mot värmeflöde.

3. Vad betyder D50=10 µm?

D50 karakteriserar medianpartikelstorleken enligt den använda mätmetoden. För ett specifikt köp måste även full partikelfördelning avtalas.

4. Kan 90 % SiC garantera LED-temperatursänkning med 8 grader?

nr Värde ca.8 graderhänvisar till testexemplet som specificerats av tillverkaren. Det är ingen allmän garanti.

5. Varifrån kom siffran +15% för värmeledningsförmåga?

Dettatillverkarens testresultatanges i källmaterialet. För andra AlSiC-kompositioner kan resultatet skilja sig åt.

6. Varför försämrar SiO₂ värmeledningsförmågan?

SiO₂ har en betydligt lägre värmeledningsförmåga än SiC, så dess närvaro kan skapa ytterligare värmebarriärer.

7. Är SiC 88% lämplig för AlSiC?

Ja, i vissa ekonomiskt orienterade system kan 88% SiC användas om den resulterande värmeledningsförmågan uppfyller kraven.

8. Varför kan 90 % SiC vara att föredra för LED-lampor för bilar?

Automotive LED-strålkastare fungerar under en betydande termisk belastning, så stabiliteten i värmeöverföringen är av större vikt.

9. Är det möjligt att jämföra SiC 88% och 90% endast baserat på SiC-innehåll?

Nej. Måste beaktasD50, partikelfördelning, SiO₂, fritt kol, metalloxider, fukt och batchkvalitet.

10. Vilken partikelstorlek är bäst för LED-komposit?

Det finns ingen en storlek som passar alla. Denna jämförelse anserD50 ca 10 µm, men den optimala storleken beror på den specifika formuleringen och tillverkningstekniken.

11. Vad är AlSiC?

AlSiC - är en metallmatriskomposit där aluminiummatrisen innehåller SiC-partiklar.

12. Vad är CuSiC?

CuSiC - är en kopparmatris/kiselkarbidkomposit designad för att kombinera värmeavledning och kontrollerad termisk prestanda.

13. Är det nödvändigt att erhålla ett COA för varje parti SiC?

För industriella tillämpningar är det önskvärt att erhållaCOA per batch, speciellt om materialet används i kritiska termiska komponenter.

14. Kan renare SiC förbättra LED-livslängden?

Potentiellt - genom förbättrad värmeavledning och lägre driftstemperatur. Men livslängden beror på hela LED-designen och driftsförhållandena.

15. Hur kontrollerar man om SiC 90% verkligen är bättre än SiC 88%?

Det bästa sättet - att genomföra en kontrolleradA/B-jämförelsemed samma D50, recept, fyllmedelsinnehåll och produktionsteknik, mät sedan värmeledningsförmågan och temperaturen hos lysdioden.

Slutsats

För användning av kiselkarbid iLED termisk hanteringskillnad mellan88% och 90% renhethar en fysisk grund, men den kan inte separeras från andra parametrar i materialet.

Med sammaD50=10 µmSiC 90 % innehåller färre restfaser, vilket kan minska fononspridning och antalet områden med låg värmeledningsförmåga. I metallmatriskompositerAlSiC/CuSiCAv ytterligare betydelse är kvaliteten på gränssnittet mellan SiC och metallmatrisen.

För högeffekts LED, bilbelysning och andra kritiska termiska tillämpningarSiC 90 %är ett rimligt alternativ för kvalifikationsprövning.

I det här fallet bör det slutliga valet baseras inte bara på den deklarerade renheten, utan också påCOA, D50, partikelfördelning, innehåll av SiO₂ och andra föroreningar, produktionsteknik och testresultat av den färdiga kompositen.

Om du behöver D50 10 µm SiC med kontrollerad renhet på 88 % eller 90 %, begär en teknisk specifikation och partispecifikt COA.

Behöver SiC levereras enligt specifikation?

Zhen An International Co., Limited producerar kiselkarbid (SiC 80-99%, inklusive 20 mesh 88%/90%) och ett komplett utbud av ferrolegeringar för järn- och stålindustrin. Varje leverans kan åtföljas av ett analysintyg, siktanalysrapport och, på begäran, en tredjepartsbesiktning. Tekniker kan hjälpa dig att bestämma graden, partikelstorleksfördelningen och tillsatsmetoder för din smälta.

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

Kiselkarbidsortiment · Beställningsformulär