簡単な結論

同じ平均粒径であればD50=10μm間の違いSiC 88% および SiC 90%LED 熱システムの熱伝達に影響を与える可能性があります。純度が高いほど不純物が少なくなり、複合材料内の潜在的なフォノン散乱中心や熱障壁が少なくなります。

安定した放熱が必要な用途向け - 例:自動車用 LED ヘッドライト、高出力 LED{0}} モジュール、街路照明、プロジェクター、AlSiC/CuSiC 金属マトリックス複合材- 他の条件がすべて同じであれば、通常は SiC 90% が推奨されます。

ただし、2 パーセントポイントの差は、熱伝導率の一定の増加を普遍的に保証するとみなすことはできません。実際の結果は、SiC 含有量だけでなく、粒度測定、粒子形状、マトリックスの種類、バインダー含有量、界面品質、混合、プレスおよび焼結技術、動作条件も同様です。

LED にとって熱伝導率が非常に重要な理由

LEDは電気エネルギーを光と熱に変換します。熱の大部分はその領域で発生します-n-移行したがって、放熱効率は LED の動作温度に直接関係します。

冷却が十分に効果的でない場合、次のような問題が発生する可能性があります。

• p-n-接合の温度を上昇させます。
• 発光効率の低下。
• 蛍光体の老化が促進される。
• 光学特性の変化。
• 熱応力の増加。
• LEDモジュールの設計寿命が短くなります。

したがって、LED用の熱伝導性材料を開発する際には、高い熱伝導性を有する材料に多くの注意が払われます。

炭化ケイ素（SiC）高い熱伝導率、熱安定性、高温耐性の組み合わせにより、さまざまな熱伝導性組成物に使用されます。

材料の形状と構造に応じて、SiC の熱伝導率は大きく変化する可能性があります。単結晶およびセラミック SiC の場合、参考文献には次の値が記載されています。120～270 W/(m・K)一方、一部の複合材料ではアルシック典型的な範囲はおよそ170～200W/(m・K)。

この場合、完成した複合材料の特性を純粋な SiC 結晶の熱伝導率と直接的に一致させることはできません。

1. SiC 純度が熱伝導率に影響を与えるのはなぜですか?

SiC 結晶構造内の熱は主に次の経路を介して伝達されます。フォノン、つまり結晶格子の集合振動です。

構造欠陥や異質相が少ないほど、より効率的に熱伝達が起こります。

工業用炭化ケイ素には、さまざまな残留成分が含まれる場合があります。

• SiO₂;
• 遊離炭素。
• 酸化鉄;
• 酸化アルミニウム。
• 酸化カルシウム;
• 他の鉱物が残っています。

したがって、粒径は同じだが SiC 含有量が異なる 2 つの製品は、熱伝導性複合材料中で異なる挙動を示す可能性があります。

基本メカニズム - フォノン散乱

熱エネルギーが材料を通過すると、不純物や格子欠陥によってフォノンが散乱する可能性があります。

これによりフォノン平均自由行程が減少し、有効熱伝導率が減少する可能性があります。

したがって：

不純物が少ない → 潜在的な熱障壁が少ない → より効率的な熱伝達。

だからこそ、清潔さを高めるために、88% ～ 90%熱伝導に敏感なシステムでは技術的に重要になる可能性があります。

2. SiC 88% および SiC 90% とは何を意味しますか?

シンボルSiC 88%炭化ケイ素含有量が約 88% で、残りが関連成分であることを意味します。

のためにSiC 90%主成分の含有量が多いため、残留成分の割合が低くなります。

簡略化:

これらの値は次のとおりであることに注意することが重要です。公称純度の比較であり、完成品の熱伝導率を保証するものではありません。

3. SiO₂ が重要な理由

工業用 SiC の最も重要な残留成分の 1 つは次のとおりです。二酸化ケイ素SiO₂。

SiO2 の熱伝導率は SiC の熱伝導率よりも大幅に低くなります。材料の形状、温度、構造によっては、その違いが数倍になる場合があります。実際の比較では、検討中のシステムは、SiO2 がほぼ熱を伝導するというガイドラインとしてよく使用されます。SiC よりも 5 ～ 10 倍悪い。

したがって、熱伝導率の低い相が存在すると、熱流に対する追加の抵抗領域が生じる可能性があります。

たとえば、SiC 粒子が金属マトリックスのフィラーとして使用される場合、AlSiCまたはCuSiC、粒子の表面状態も重要になります。

不純物の過剰な層により、次のようなことが起こります。

• フィラーと金属マトリックスの間の接触を悪化させます。
• 界面の熱抵抗を増加させます。
• 表面の濡れに影響を与えます。
• 熱処理後に界面構造が変化します。

多くの場合、複合材料の実際の熱伝導率を決定する重要な要素の 1 つとなるのは、SiC と金属マトリックスの間の界面です。

4. D50=10 µm も重要な理由

SiC 含有量 - だけがパラメータではありません。

技術的なご要望でD50=10μm特定の測定方法による平均特性粒子サイズが約 10 μm であることを意味します。

粒子サイズは以下に影響します。

• フィラーの表面積;
• マトリックス内の粒子の分布。
• 混合品質。
• 凝集体の形成。
• 界面接触。
• 潜在的な熱境界の数。

したがって、比較すると、SiC 88% および SiC 90%可能な限り同じに保つ必要があります。

• D50;
• 粒子分布;
• 粒子の形状。
• 粒度測定法;
• 粒子表面。
• 水分含有量;
• 複合材料を製造する技術プロセス。
• そうしないと、実験結果は単なるエラー以外の原因によるものである可能性があります。

5. SiC 88% 対 90%: 同じ D50

同じ商品が2つある場合D50=10μm原料の組成管理の観点から、純度の違いがより顕著になります。

SiC 88%

88% SiC の利点は通常、原材料コストが低いことです。

熱伝導率の要件が最大ではない一部の用途では、そのような材料が経済的に正当化される場合があります。

ただし、残留成分の割合が高いということは、潜在的により多くの成分を意味します。

• 酸化物相。
• 遊離炭素。
• ミネラル不純物。
• 熱伝導率が低い領域。

SiC 90%

SiC 90%は主成分が多く残留相が少ない。

これは次の場合に役立ちます。

• 潜在的な熱障壁の数を減らす。
• より安定した熱伝達。
• フィラーの動作がより予測可能になります。
• パーティー構成のコントロールを改善します。

温度が重要なパラメータとなる高出力 LED および熱伝導性複合材料の場合、SiC 90%通常、比較テストのためのより論理的なソース資料です。

6. AlSiC および CuSiC 複合材料における SiC の役割

熱管理における SiC の重要な用途の 1 つは、- 金属マトリックス複合材料です。

アルシック

コンポジットでアルシック炭化ケイ素粒子はアルミニウムマトリックス中に分散されています。

このような材料は、以下を同時に取得する必要がある場合に使用されます。

• 効率的な熱除去。
• 比較的軽量。
• 制御された熱膨張。
• 寸法安定性。
• 十分な機械的強度。

このため、AlSiC は一部のパッケージ、ヒートシンク、電子システム コンポーネントにとって興味深い材料となっています。

CuSiC

CuSiC金属マトリックスとして銅を使用します。

銅自体は高い熱伝導率を持っているため、銅と SiC を組み合わせて熱膨張と熱放散特性を制御した熱部品を作成することができます。

どちらの場合も、SiC 表面の品質と金属マトリックス内でのその分布は非常に重要です。

7. p-n-LED ジャンクションの温度への影響

LED の場合、フィラーの高い熱伝導率を単に宣言するだけでは十分ではありません。

実際的な主な問題は、最終設計が p{0}}n- 領域から熱をどれだけ効果的に除去するかということです。

条件付きチェーンは次のようになります。

LED接合 → 基板 → 熱伝導材料 → ヒートシンク → 環境

どこかの時点で熱流に対する抵抗が増加すると、p{0}}n- 接合の温度が上昇する可能性があります。

したがって、SiC の品質を向上させることは、性能の向上につながる場合にこそ意味があります。既製の熱伝導材料、オリジナルのパウダーだけではありません。

8. テスト例: 90% vs 88%

分析用に提供された資料は、メーカーによるテストの例を示しています。SiC 88% が、D50 が約 10 µm の SiC 90% に置き換えられました。自動車用 LED- ヘッドライトの熱分配器用の AlSiC 複合材料。

メーカーによれば、以下のような結果が得られたとのことです。

• 複合材料の熱伝導率は約1倍増加しました。15%;
• p-n- 接合の温度が約低下しました8度;
• 加速試験での推定耐用年数は約20%。

これらの指標は正確に次のように考慮する必要があります。メーカーのテストデータこれは、AlSiC や LED モジュールに共通する結果ではありません。-

原材料を選ぶ際には、ご自身のレシピで比較テストを繰り返すことをお勧めします。

9. 結果を変える要因は何ですか?

88% の SiC を 90% に置き換えると、すべてのシステムで自動的に同じ熱伝導率の増加が得られるとは考えられません。

最終結果は次の影響を受けます。

粒子サイズ

同じ公称 D50 であっても、粒子分布は異なる場合があります。

凝集

小さな粒子が蓄積すると、不均一性が生じ、熱抵抗が増大する可能性があります。

SiC/メタル界面

フィラーとマトリックスの接触の質は非常に重要です。

SiCの体積分率

フィラー含有量を増やすと、熱伝導率、密度、粘度、加工性に影響を与える可能性があります。

製造技術

混合、プレス、浸透、焼結、熱処理により、最終材料の構造が大きく変化する可能性があります。

動作温度

界面の熱伝導率と安定性は温度によって変化する可能性があります。

したがって、粉末だけでなく、粉末も比較する必要があります。既製の複合材料。

10. SiC 90% を使用するのが合理的な場合

より高い純度は、温度制御が重要な技術要件である用途にとって特に興味深いものです。

自動車用 LED- 照明

ヘッドライトやその他の高出力 LED{0}} モジュールは、高い熱負荷条件下で動作します。

安定した放熱により、LED アセンブリの温度制御に役立ちます。

街路照明

強力な LED- 照明器具は長時間動作するため、放熱効率が動作の安定性に影響します。

LED-スポットライト

プロジェクターやその他の高出力照明システムにとって、温度は重要な信頼性要素です。

電子ハウジングとヒートシンク

AlSiC および CuSiC は、熱伝導率と制御された熱膨張係数の組み合わせが必要な構造に使用できます。

11. SiC 88% が経済的に正当化される場合

SiC 90% がすべてのプロジェクトにとって必ずしも最適な選択であるとは限りません。

システムの場合:

• 高い熱負荷では機能しません。
• より高い動作温度が可能になります。
• 熱抵抗に大きな余裕があります。
• 原材料のコストに敏感。
• それSiC 88%が適切なオプションになる可能性があります。

この場合、比較テストを実施し、原材料だけでなくシステム全体のコストを見積もることをお勧めします。

最終的な熱伝導率が仕様の範囲内であれば、安価なフィラーの方が経済的である場合があります。

12. 購入前にSiC 88%とSiC 90%を正しく比較する方法

購入者またはエンジニア向けに比較仕様を作成することをお勧めします。

サプライヤーに次のことを要求する必要があります。

• SiC 含有量。
• D50;
• 完全な粒度組成。
• SiO₂ 含有量。
• 遊離炭素含有量。
• Fe₂O₃ 含有量;
• Al₂O₃ 含有量;
• CaO含有量;
• 湿度。
• かさ密度;
• 粒子径の測定方法；
• バッチごとの COA。

このフレーズに自分自身を限定しないことが特に重要です「SiC90%」。

工業用調達の場合、完全な化学分析と制御された粒度測定を行う方がはるかに役立ちます。

13. 購入時の注意事項

材料が熱伝導性の高い LED 複合材料を目的としている場合、-仕様書には以下を個別に記録できます。

SiC純度：90%以上
D50:10μm
粒度分布:合意された範囲に従って
SiO₂:合意された制限に従って
遊離炭素:合意された制限に従って
水分：合意された制限に従って
COA:バッチごとに

大量生産の場合は、いくつかの主要な指標の入力制御を実行することもお勧めします。

これにより、公称グレードは同じでも、材料の実際の挙動がバッチごとに異なるという状況が回避されます。

14. 結論: SiC 88% それとも SiC 90%?

もしD50は同じで10μmの場合、SiC の純度が 90% と高くなると、残留成分の割合が低くなります。

熱管理の観点から見ると、これは次のことを意味する可能性があります。

不純物の減少 → 潜在的な熱障壁の減少 → フォノン散乱の減少 → より効率的な熱伝達。

したがって、責任のある者に対しては、LEDの熱管理アプリケーション、特にAlSiCとCuSiC, SiC 90% は、認定テストを開始するための好ましいオプションです。

ただし、最終的な選択は、完成した複合材料のテストに基づいて行う必要があります。

どの SiC 90% も SiC 88% 高 15% 导熱率になるとは直接言えません。実際の違いは、化学組成、粒径と分布、界面、製造技術によって異なります。

よくある質問

1. LED - SiC 88% と SiC 90% のどちらが優れていますか?

同じD50でもSiC 90%残留成分が少ないため、熱伝導性アプリケーションには一般に好ましいオプションです。

2. SiC 純度が熱伝導率に影響を与えるのはなぜですか?

不純物はフォノンを散乱させ、熱伝導率の低い相を生成し、熱流に対する抵抗を増大させる可能性があります。

3. D50=10 μm とは何を意味しますか?

D50 は、使用される測定方法に従って中央粒径を特徴付けます。特定の購入の場合は、完全な粒子分布にも同意する必要があります。

4. 90% SiC は LED 温度を 8 度下げることを保証できますか?

番号 おおよその値8度はメーカー指定の試験例を指します。包括的な保証ではありません。

5. 熱伝導率の +15% という数字はどこから来たのですか?

これメーカーのテスト結果ソース資料に記載されています。他の AlSiC 組成では、結果が異なる場合があります。

6. SiO₂ が熱伝導率を損なうのはなぜですか?

SiO₂ は SiC よりも熱伝導率が大幅に低いため、SiO₂ が存在するとさらなる熱障壁が生じる可能性があります。

7. SiC 88% は AlSiC に適していますか?

はい、一部の経済志向システムでは、得られる熱伝導率が要件を満たしていれば 88% SiC を使用できます。

8. 車載用 LED には 90% SiC が好ましいのはなぜですか?

自動車用 LED- ヘッドライトは重大な熱負荷の下で動作するため、熱伝達の安定性の重要性が増しています。

9. SiC 含有量のみに基づいて SiC 88% と 90% を比較することはできますか?

いいえ、考慮する必要がありますD50、粒子分布、SiO₂、遊離炭素、金属酸化物、水分およびバッチ品質。

10. LED-複合材料に最適な粒子サイズはどれですか?

すべてに適合する万能のものはありません。この比較では次のことを考慮します。D50 約10μmただし、最適なサイズは特定の配合と製造技術によって異なります。

11. AlSiCとは何ですか?

AlSiC - は、アルミニウム母材に SiC 粒子が含まれている金属母材複合材料です。

12.CuSiCとは何ですか?

CuSiC - は、熱放散と制御された熱性能を組み合わせるように設計された銅マトリックス/炭化ケイ素複合材です。

13. SiC のバッチごとに COA を取得する必要がありますか?

産業用途では、次の条件を取得することが望ましいです。バッチごとの COA特に、その材料が重要な熱コンポーネントに使用されている場合はそうです。

14. より純度の高い SiC は LED の寿命を延ばすことができますか?

放熱の改善と動作温度の低下により、- の可能性があります。ただし、耐用年数は LED 全体の設計と動作条件によって異なります。

15. SiC 90% が本当に SiC 88% よりも優れているかどうかを確認するにはどうすればよいですか?

管理された行動を実行するための最良の方法 -A/B 比較-同じ D50、レシピ、フィラー含有量、生産技術を使用して、LED の熱伝導率と温度を測定します。

結論

炭化ケイ素の使用についてLEDの熱管理間の違い純度88%および90%物理的根拠はありますが、材料の他のパラメータから分離することはできません。

同じようにD50=10μmSiC 90% には残留相が少なく、フォノン散乱と低熱伝導率領域の数を減らすことができます。金属基複合材料の場合AlSiC/CuSiCさらに重要なのは、SiC と金属マトリックス間の界面の品質です。

高出力 LED、自動車照明、その他の重要な熱用途向けSiC 90%資格試験には合理的な選択肢です。

この場合、最終的な選択は、宣言された純度だけでなく、COA、D50、粒子分布、SiO₂およびその他の不純物の含有量、製造技術および完成した複合材料の試験結果。

純度が 88% または 90% に制御された D50 10 µm SiC が必要な場合は、技術仕様とロット固有の COA をリクエストしてください。

仕様に合わせて SiC を供給する必要がありますか?

Zhen An International Co., Limited は、炭化ケイ素 (SiC 80 ～ 99%、20 メッシュ 88%/90% を含む) および鉄鋼産業向けのあらゆる種類の合金鉄を生産しています。各納品には、分析証明書、ふるい分析レポート、およびご要望に応じて第三者による検査を添付することができます。技術者は、溶融物のグレード、粒度分布、添加方法の決定をお手伝いします。

電子メール:sales@zanewmetal.com ·ワッツアップ:+86 15518824805 ·

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