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氮化硼是一種新型LED材料用散熱添加劑，今天淺析一種摻雜氮化硼納米管的大功率LED散熱用的氮化鋁陶瓷基板的制備及與傳統(tǒng)散熱基板相比的優(yōu)勢。

LED散熱基板的作用是吸收芯片產(chǎn)生的熱，并傳導(dǎo)至熱沉上，從而實現(xiàn)與芯片外界的熱交換。傳統(tǒng)LED由于LED發(fā)熱量不大，散熱問題不嚴(yán)重，因此只要運(yùn)用一般的銅箔印刷電路板(PCB)即可。但隨著高功率LED越來越盛行PCB已不足以應(yīng)付散熱需求。近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對導(dǎo)熱材料提出了新的要求，希望它們具有優(yōu)異的綜合性能。

大功率LED散熱用氮化鋁陶瓷基板示意圖

現(xiàn)階段常用基板材料有Si、金屬(Al、Cu、W、Mo)及金屬合金材料(Cu/W、Cu/Mo)、陶瓷(Al2O3、AlN、SiC、BN)和復(fù)合材料等，其中Si材料成本高；金屬及金屬合金材料的固有導(dǎo)電性、熱膨脹系數(shù)與芯片材料不匹配，均很難同時滿足大功率基板的各種性能要求。

作為LED的理想散熱基板必須在物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)方面具有以下幾個特性：

(1)良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性;     

(2)高的熱導(dǎo)率，熱膨脹系數(shù)與芯片材料相匹配;

(3)低的介電常數(shù)和介電損耗;

(4)電絕緣性好，并具有很高的機(jī)械強(qiáng)度高;

(5)價格低廉、易加工;

(6)密度小、無毒。

現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了一種采用摻雜氮化硼納米管的大功率LED散熱氮化鋁陶瓷基板，將陶瓷基板與去離子水混合，以離子液體為溶劑介質(zhì)，取代了傳統(tǒng)有毒有機(jī)溶劑的拉伸成型工藝，提高了各原料的分散性和締合性。

一般而言，導(dǎo)熱系數(shù)隨著填料含量的增加而增加，一旦填料含量超過滲濾閾值 ，導(dǎo)熱系數(shù)會迅速增加。然而，高含量的填料也會帶來其他負(fù)面影響，例如增加制造成本，導(dǎo)致機(jī)械性能大幅下降 。填料的表面改性：填料的改性或功能化將避免團(tuán)聚，提高在基體中的分散性，由于填料與基體之間的強(qiáng)相互作用，也可以降低界面熱阻。

目前，國內(nèi)外LED向高功率、高密度和隨著高校的發(fā)展，對LED散熱提出了更高的要求。功率越大，散熱越大，因此，解決LED散熱問題就是現(xiàn)如今最主要的關(guān)鍵點。而氮化鋁陶瓷基板充分解決了LED大功率散熱問題。

大連義邦BNNano氮化硼納米管特有的三維結(jié)構(gòu)，作為填料不會團(tuán)聚

經(jīng)國內(nèi)外研究，由于BNNT具有優(yōu)異的耐熱性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣性能和導(dǎo)熱性，因此，所制備的復(fù)合材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的加工性和優(yōu)異的粘結(jié)性能，可用作航空電子領(lǐng)域的熱界面材料。

另外，包裹芯片的材料多為聚合物，原因是聚合物具有優(yōu)異的機(jī)械性能，能夠很好的保護(hù)芯片，但是它們的導(dǎo)熱性能非常差，聚合物材料本體固有導(dǎo)熱率較低，約為0.2Wm-1K-1，當(dāng)把氮化硼納米管加入到聚合物中，會提升聚合物導(dǎo)熱性能10-50倍。

BNNano氮化硼納米管

大連義邦引入的BNNano氮化硼納米管（BNNT），是為數(shù)不多已形成商業(yè)化量產(chǎn)的高純度氮化硼納米管粉末，純度大于90%。并且，通過特殊的制備工藝，氮化硼納米管微觀具有特有的三維結(jié)構(gòu)，對比二維結(jié)構(gòu)，可大幅度的提升交聯(lián)性。

同時，該材料有著2400w/m.k的導(dǎo)熱率，電阻率1*1016，抗拉強(qiáng)度高達(dá)33GPa，彈性模量1.3TPa，同時在空氣中的熱穩(wěn)定性高達(dá)900攝氏度，高介電強(qiáng)度35kV/mm，低介電常數(shù)，耐酸堿，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，作為陶瓷基板的填料克滿足LED散熱基板的所要求的全部性能，且因其超高的導(dǎo)熱率和耐高溫性，也使器件能在高壓、高功率和高溫下運(yùn)行，可以達(dá)到迅速散熱的功效。

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