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LED にとって優れた放熱能力は非常に重要です。電気エネルギーが光エネルギーに変換される過程で、大量のエネルギー (70% ～ 80%) が熱エネルギーに変換され、出力が大きくなるほど、より多くの熱を放出する必要があります。これらの熱が時間内に放散されない場合、それらの熱によって引き起こされるジャンクション温度の上昇は LED 出力の光パワーの低下につながるだけでなく、チップが尖って加速し、デバイスの寿命が短縮されるため、LED 製品スムーズな熱放散を確保する必要があります。 LEDの放熱プロセスにおいて「パッケージ基板」は非常に重要な役割を果たしており、高熱伝導率の放熱基板材料の開発はLEDデバイスの放熱問題を解決し、発光効率と発光効率を向上させる重要な方法となっています。ハイパワーLEDの寿命

LEDの出力の増加に伴い、従来の樹脂基板では放熱性能のニーズに対応できなくなってきました。現在、この分野における国際的な研究は、主に、高い熱伝導率、半導体チップに適合する熱膨張係数、および高い絶縁特性を備えた高熱伝導セラミック基板に焦点を当てている[5]。 <6><7> <8>セラミック材料の選択では、Al2O3 と BeO セラミックの 2 つの主な基板が長い間検討されてきましたが、Al2O3 は熱伝導率が低く、熱膨張係数が低いなど、どちらにも固有の欠点があります。チップ材料; BeO は生産コストが高く、毒性が高いため、大規模生産には向きません。また、SiCは熱伝導率が高く、熱膨張係数がSiに最も近いものの、焼結温度が2000度と高く、準備エネルギー消費量が大きく、ホットプレスの製造コストが高いという欠点があります。また、基板材料としての開発と応用も制限されます。<9> <10>上記に加えて、より良い選択肢として窒化アルミニウム (AlN) があります。これは、高い熱伝導率と優れた電気絶縁特性という興味深い組み合わせを備えた数少ないセラミック材料の 1 つであり、さらに環境に優しく、非耐熱性です。有毒ですが、機械的強度と化学的安定性も高く、過酷な環境でも通常の作業条件を維持できます。したがって、高出力LEDとしては放熱材の方が適しています。次の表は、AlN の特性を他の一般的なセラミック パッケージ材料と比較したものです。<11> <12> <13> <14>窒化アルミニウム (AlN) が、特に高出力 LED の分野で基板として使用するのに特に適している理由は、主にその一連の優れた性能特性に基づいており、これらは LED の主要な技術的問題を直接解決します。熱放散を改善し、LED デバイスの全体的なパフォーマンスと耐用年数を大幅に向上させます。以下に、基板材料としての窒化アルミニウムの利点について詳しく説明します。<15> <16>優れた熱伝導率<17> <18>窒化アルミニウムは非常に高い熱伝導率を有しており、従来の<19>Al2O3セラミック基板<20>の熱伝導率をはるかに上回っている。高い熱伝導率は、<21><22>窒化アルミニウム基板<23>が、LEDチップによって生成された熱をより効果的に冷却システムに素早く伝導できることを意味し、したがってLEDチップの接合温度を大幅に低下させることができる。これは高出力 LED にとって特に重要です。高出力 LED は動作中により多くの熱を発生するため、時間内に熱を分散させることができない場合、発光効率と寿命に重大な影響を与えるからです。<24> <25>熱膨張係数のマッチング<26> <27>窒化アルミニウムの熱膨張係数は LED チップ材料 (シリコンなど) の熱膨張係数に比較的近いため、温度変化によって生じる熱応力が軽減され、チップと基板間の界面の亀裂や剥離が防止されます。 、デバイスの信頼性と長期安定性が向上します。<28> <29>優れた電気絶縁性能<30> <31>窒化アルミニウムは優れた熱伝導体であるだけでなく、優れた電気絶縁特性も備えており、これは高い電気絶縁を必要とする LED アプリケーションにとって重要です。これにより、LED 回路の安全な動作が保証され、漏れや短絡による故障が防止されます。<32> <33>環境に優しく無毒<34> <35>BeOなどの有毒物質と比較して、窒化アルミニウムは無毒で無害であり、環境要件を満たしており、大規模な生産と応用に適しており、生産プロセスにおける健康リスクと環境への影響を軽減します。<36> <37>高い機械的強度と化学的安定性<38> <39>AlN基板<40>は機械的強度が高く、より大きな機械的応力や衝撃に耐えることができ、化学的安定性も優れており、さまざまな過酷な環境で安定した性能を維持でき、LED製品の耐用年数を延長できます。<41> > <42>準備プロセスは比較的フレンドリーです<43> <44>窒化アルミニウムの製造プロセスにも一定の技術とコスト投入が必要ですが、SiCなどの高温焼結材料と比較して、焼結温度が比較的低く、製造エネルギー消費量が少なく、ホットプレスの製造コストが制御可能です。 、大規模な工業生産に役立ちます。<45> <46> 結論として、窒化アルミニウムは、高い熱伝導率、適合した熱膨張係数、優れた電気絶縁特性、環境保護、無毒、高い機械的強度と化学的安定性、および比較的フレンドリーな製造プロセスを備えており、高品質の製品の理想的な選択肢となります。 -パワーLED冷却基板材料。これは LED の放熱の問題を解決するだけでなく、LED デバイスの全体的な性能と耐用年数を向上させ、LED 技術のさらなる発展を促進します。<47>