新型材料在LED行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
發(fā)表時(shí)間：2013-07-24
“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，為LED照明帶來重大發(fā)展契機(jī)。據(jù)行業(yè)報(bào)告顯示，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%，預(yù)計(jì)2013年我國LED照明行業(yè)將突破1000億，增長率達(dá)38.6%。
在LED產(chǎn)業(yè)鏈條中，上游芯片、外延等關(guān)鍵技術(shù)被國際廠商(PhilipsLumileds、CK、CREE、Nichia、OSRAM等)牢牢控制。國內(nèi)LED競爭市場主要集中在中游加工、下游終端及部分低價(jià)值的配套產(chǎn)業(yè)，并在地域上形成形珠江三角洲、長江三角洲、北方地區(qū)、閔三角地區(qū)四大產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)域。
伴隨大功率LED照明的普及發(fā)展，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。目前，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、系統(tǒng)集成三方面實(shí)現(xiàn)，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、改善對流輻射實(shí)現(xiàn)熱管理。該技術(shù)相對難度較小、易實(shí)現(xiàn)，能在生產(chǎn)中普遍使用�，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)、熱管技術(shù)、噴霧冷卻技術(shù)、熱電制冷技術(shù)、熱聲制冷技術(shù)、合成微噴及振動制冷技術(shù)、蒸汽壓縮制冷技術(shù)等。但此方法影響產(chǎn)品體積、成本、質(zhì)量和封裝密度，且不能無限增大散熱面積，具有相當(dāng)大的局限性。
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。照明行業(yè)在傳統(tǒng)照明向LED照明的轉(zhuǎn)型中，其導(dǎo)熱材料經(jīng)歷了第一、二代到第三、四代先進(jìn)材料的轉(zhuǎn)化，傳統(tǒng)材料逐漸被以金剛石系列復(fù)合材料、碳材料、熱界面材料為代表的新型材料取代。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，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。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、碳化硅鋁、碳材料、其它材料等。
一、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。以銅/鋁為基體，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)、密度較小、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、放電等離子燒結(jié)、粉末冶金法(冷壓燒結(jié)法、熱壓法)、液相浸滲法等。金剛石和銅/鋁的浸潤性、金剛石石墨化、制造成本等是影響企業(yè)生產(chǎn)的主要問題。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)、攀時(shí)中國、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，熱膨脹系數(shù)為5-7 ×10-6/℃，與國外同類產(chǎn)品相當(dāng)，居國內(nèi)領(lǐng)先，在高功率半導(dǎo)體照明器件等熱沉部位有應(yīng)用研究。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%，熱阻降低了33.3%，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。
二碳化硅鋁
碳化硅/鋁是以鋁合金作基體，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。因其高導(dǎo)熱性、與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)、密度小、重量輕，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。碳化硅/鋁在基板上應(yīng)用較廣泛，有多家公司如有研總院、江蘇鼎啟(代理美國TTC材料)等生產(chǎn)。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、剛、巧、廉、美”的特征，滿足了封裝的輕便化、高密度化等要求，適于應(yīng)用LED、航空、航天、電子元器件、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、石墨膜等，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、化學(xué)穩(wěn)定性等工藝特征一身。除類似金屬材料的高導(dǎo)熱性能外，“輕薄、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、鋰電池周邊的散熱片及散熱器等部件。一經(jīng)問世，碳材料便迅速在led電子、平板電腦、手持設(shè)備、特別是在智能手機(jī)上廣泛應(yīng)用。國內(nèi)市場的主要供應(yīng)商有韓國SKC、深圳壘石、跨越有限公司等。
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、鎢銅、銅-鉬銅-銅、氣相生長碳纖維、碳納米管、導(dǎo)熱絕緣硅膠材料、導(dǎo)熱硅脂、灌封硅膠等。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。
伴隨綠色建筑、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(shí)機(jī)，但國內(nèi)LED行業(yè)廠商依舊面臨處于產(chǎn)業(yè)鏈低端、缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)、生產(chǎn)成本高等的市場壓力。限于結(jié)構(gòu)改善在LED熱管理中的局限性，新型材料是LED散熱的關(guān)鍵。在LED照明的改進(jìn)中，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、規(guī)�；a(chǎn)可操作性、市場需求等多因素。新型導(dǎo)熱材料性能的提升、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)。
推薦產(chǎn)品
同類文章排行
- 海耐ASA鋼塑復(fù)合瓦深受大眾青睞的原因？
- 為什么建造工業(yè)廠房都選用海耐PET覆膜金屬板？
- 海耐PVDF覆膜金屬板不易被腐蝕的原因！
- 海耐防腐隔熱納米瓦成功解決了金屬單層屋面板隔熱問題
- 海耐防腐鋼塑板的特點(diǎn)
- 海耐PVDF覆膜金屬板產(chǎn)品介紹
- 海耐防腐鋼塑板性能介紹
- 海耐ASA鋼塑復(fù)合瓦不易腐蝕的原因
- 海耐防腐隔熱納米瓦產(chǎn)品性能
- 海耐防腐隔熱納米瓦隔熱原理
最新資訊文章
- 海耐ASA鋼塑復(fù)合瓦深受大眾青睞的原因？
- 為什么建造工業(yè)廠房都選用海耐PET覆膜金屬板？
- 海耐PVDF覆膜金屬板不易被腐蝕的原因！
- 海耐防腐隔熱納米瓦成功解決了金屬單層屋面板隔熱問題
- 海耐防腐鋼塑板的特點(diǎn)
- 海耐PVDF覆膜金屬板產(chǎn)品介紹
- 海耐防腐鋼塑板性能介紹
- 海耐ASA鋼塑復(fù)合瓦不易腐蝕的原因
- 海耐防腐隔熱納米瓦產(chǎn)品性能
- 海耐防腐隔熱納米瓦隔熱原理
- 海耐PVDF覆膜金屬板的應(yīng)用
- 海耐PET覆膜金屬瓦產(chǎn)品介紹
- 海耐ASA鋼塑復(fù)合瓦有什么特點(diǎn)？
- 選購廠房屋面瓦4大原則，海耐PVDF覆膜金屬瓦都具備嗎？
- 選購廠房屋面瓦4大原則，海耐PVDF覆膜金屬瓦都具備嗎？
- 選購廠房屋面瓦4大原則，海耐PVDF覆膜金屬瓦都具備嗎？
- 選購廠房屋面瓦4大原則，海耐PVDF覆膜金屬瓦都具備嗎？
- 哪些事項(xiàng)是ASA覆膜金屬板采購應(yīng)注意的？
- 海耐ASA鋼塑復(fù)合瓦的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？
- PVC塑鋼瓦用途如何開發(fā)？
