芯片襯底

 

　　藍(lán)寶石(Al2O3)VS硅(Si)VS碳化硅(SiC)

 

　　目前led芯片的襯底材料有：藍(lán)寶石(Al2O3)，硅(Si)，碳化硅(SiC)。眾所周知，藍(lán)寶石玻璃是作為蘋(píng)果的一項(xiàng)熱門(mén)創(chuàng)新，被選為iPhone6和iWatch的屏幕材質(zhì)，但是大家不了解的是藍(lán)寶石興起于led行業(yè)。led芯片襯底一般選用藍(lán)寶石，原因就是藍(lán)寶石襯底技術(shù)成熟，機(jī)械強(qiáng)度高，器件穩(wěn)定，透光率尚可。

 

　　據(jù)了解，現(xiàn)在的大功率led芯片襯底材料一般都為藍(lán)寶石或碳化硅(SiC)，但這兩種材料價(jià)格都非常昂貴，且都為國(guó)外大企業(yè)所壟斷，導(dǎo)致芯片價(jià)格一直居高不下。使用藍(lán)寶石作為襯底也存在一些問(wèn)題，例如晶格失配和熱應(yīng)力失配，這會(huì)在外延層中產(chǎn)生大量缺陷，同時(shí)給后續(xù)的器件加工工藝造成困難。為突破國(guó)際專利壁壘，國(guó)內(nèi)已經(jīng)啟動(dòng)了硅(Si)襯底材料的研究并已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。

 

　　業(yè)內(nèi)人士分析表示，用硅(Si)做襯底材料價(jià)格會(huì)低的多，不僅因?yàn)楣?Si)襯底本身的價(jià)格比藍(lán)寶石和碳化硅(SiC)襯底便宜很多，而且可以制作出比藍(lán)寶石和碳化硅(SiC)襯底的尺寸更大的襯底，以提高M(jìn)OCVD的利用率，從而提高管芯產(chǎn)率。而且硅(Si)襯底也是導(dǎo)電襯底，電極可以從管芯的兩側(cè)引出，而不必象不導(dǎo)電的藍(lán)寶石那樣必須都從一側(cè)引出，這樣不但可以減少管芯面積還可以省去對(duì)GaN外延層的干法腐蝕步驟。同時(shí)由于硅的硬度比藍(lán)寶石和碳化硅(SiC)低，在加工方面也可以節(jié)省一些成本。據(jù)國(guó)外某知名公司的估計(jì)使用硅襯底制作藍(lán)光GaNled的制造成本將比藍(lán)寶石襯底和碳化硅(SiC)襯底低90%。

 

　　外殼散熱

 

　　導(dǎo)熱塑料VS金屬塑料VS陶瓷

 

　　據(jù)了解，傳統(tǒng)的燈具外殼散熱材料有以下三種：鋁材等金屬塑料、一般塑料和陶瓷。相對(duì)于金屬材料，導(dǎo)熱塑料具有散熱均勻、重量輕、安全系數(shù)高、造型設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn);相對(duì)于陶瓷，導(dǎo)熱塑料堅(jiān)固、成型加工方便，造型設(shè)計(jì)的自由度更高;相對(duì)于一般塑料，導(dǎo)熱及膨脹系數(shù)比較高。

 

　　led產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，大大拉動(dòng)了上游材料業(yè)的發(fā)展，也進(jìn)一步促進(jìn)高端材料領(lǐng)域的突破。led燈具中用到大量的塑料制件，包括LED芯片的封裝元件、LED光學(xué)透鏡、光散射元件、高效散熱元件、光反射和光漫射板等。據(jù)數(shù)據(jù)顯示分析，導(dǎo)熱塑料正越來(lái)越多地取代金屬部件應(yīng)用于led燈具的導(dǎo)熱部件，包括燈座、冷卻散熱燈杯和外殼等。

 

　　有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，導(dǎo)熱塑料走紅是一場(chǎng)LED新材料的革命，但更多人表示這場(chǎng)新材料的革命背后其實(shí)就是新一輪的價(jià)格戰(zhàn)：石墨烯這種新材料在幾年前早已出現(xiàn)，哪一品類LED燈具配件實(shí)現(xiàn)塑料，這一類品類LED燈具就能成為當(dāng)年的暢銷之王;誰(shuí)能先把LED燈具配件塑料化，誰(shuí)就率先走進(jìn)民用市場(chǎng)，例如在去年下半年至今年上半年走紅的led球泡燈。

 

　　事實(shí)上，導(dǎo)熱塑料逐漸在照明業(yè)界走紅很大一部分原因有賴于室內(nèi)led照明，反之，室內(nèi)led照明之所以有機(jī)會(huì)在民用市場(chǎng)普及，也有賴于通過(guò)技術(shù)進(jìn)步及塑料的使用大大降低成本和價(jià)格。目前led燈具的散熱器(外殼)材料大多采用鋁合金，其低廉的成本、簡(jiǎn)便的加工、優(yōu)良的導(dǎo)熱性能使其長(zhǎng)期占據(jù)著LED散熱器材料的主流位置。但鋁合金的成本價(jià)格明顯高于導(dǎo)熱塑料，led球泡燈、led筒燈、led射燈、LED日光管等室內(nèi)led燈具也通過(guò)以塑料制件替換鋁材制件，成功降低了成本和價(jià)格，除了上述品類燈具外，目前能夠使用塑料配件的LED燈具還不多，能夠使用塑料的一般只有燈罩。

 

　　隨著LED散熱技術(shù)的不斷進(jìn)步，石墨烯導(dǎo)熱塑料、塑包鋁等新型散熱材料不斷地被開(kāi)發(fā)出來(lái)，將會(huì)有越來(lái)越多的室內(nèi)LED燈具使用上導(dǎo)熱塑料等新材料，也將進(jìn)一步降低LED燈具的價(jià)格。

 

　　由此可見(jiàn)，技術(shù)的進(jìn)步和材料成本的下降，將使得LED燈具的進(jìn)一步普及成為可能。