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陶瓷基板是一个很有发展潜力的材料

2021-06-25 11:58:27

   现在,跟着国内外LED行业向高效、高密度、大功率等方向展开,从2017年到2018年,国内全体LED展开迅速,功率也越来越大,开发功用优 秀的散热材料已成为解决LED散热问题的燃眉之急。一般来说,发光二极管的发光效率和运用寿命会跟着温度的添加而降低,当温度到达125℃以上时,发光二极管甚至会失效。为了使LED的结温保持在低温下,有必要选用高导热率、低热阻的散热基板材料和合理的包装技能,降低整个LED的包装热阻。

  现阶段常用的基板材料有Si、金属和金属合金材料、陶瓷和复合材料等,热膨胀系数和导热率如下表所示。其间Si材料成本高的金属和金属合金材料的固有导电性、热膨胀系数与芯片材料不一致的陶瓷材料难以加工等缺陷,难以一起满足大功率基板的各种功用要求。

  电力型LED封装技能展开至今,可选择的散热基板主要有环氧树脂复盖铜基板、金属复盖铜基板、金属复合基板、陶瓷复盖铜基板等。

陶瓷基板

  环氧树脂复盖铜基板是传统电子封装中运用广泛的基板。起到支撑、导电、绝缘三大作用。其主要特性是成本低、耐吸湿性高、密度低、加工简单、微型图形电路简单完结、合适大规模出产等。但是,FR-4的基础材料是环氧树脂,有机材料的导热率低,耐高温性差,因而FR-4不能适应高密度、高功率LED的要求,一般只用于小功率LED包装。

  金属基复盖铜基板是继FR-4之后呈现的新基板。铜箔电路和高分子绝缘层通过导热粘接材料与具有高导热系数的金属、底座直接粘接,导热率约为1.12W/mk,比FR-4大幅度提高。因为散热性好,成为现在大功率LED散热基板市场上运用广泛的产品。但是,高分子绝缘层的热传导率低,只有0.3W/mk,热量不能从芯片直接传递到金属底座的金属Cu、Al的热膨胀系数大,有或许引起比较严重的热失配问题。

  金属基复合板具代表性的材料是铝碳化硅。铝碳化硅是一种将SiC陶瓷的低膨胀系数与金属Al高导热结合的金属基复合材料,它归纳了两种材料的利益,具有低密度、低热膨胀系数、高导热、高刚度等一系列优 秀特性。AlSiC的热膨胀系数可以通过改变SiC的含量来调整,使其与相邻材料的热膨胀系数相匹配,从而将两者的热应力降到很低。

  陶瓷基板常见的主要有Al2O3、氮化铝、SiC、BN、BeO、Si3N4等,与其他基材比较,陶瓷基板具有机械性、电气性、热学性

  (1)机械功用。机械强度可作为支撑部件加工性好,尺寸精度高的外表光滑,无微裂纹、弯曲等。

  (2)热学性质。导热系数大,热膨胀系数与Si、GaAs等芯片材料匹配,耐热功用好。

  (3)电学性质。介电常数低,介电损耗小,绝缘电阻和绝缘破坏电高,在高温、高湿度条件下功用安稳,可靠性高。

  (4)其他性质。化学安稳性好,无吸湿;耐油、耐化学药品;无毒、无公害、α射线释放量小;晶体结构安稳,不易在运用温度范围内发生变化;原材料资源丰富。

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