對(duì)于LED燈等應(yīng)用來(lái)說(shuō)，熱（HEAT）都是它們的頭號(hào)敵人，比如說(shuō)LED的功率越大溫度就越高，如果無(wú)法及時(shí)散熱，會(huì)導(dǎo)致亮度衰減加快。

奧迪的LED車(chē)頭大燈

為了對(duì)癥下藥，散熱基板的應(yīng)用得到了重視。它的作用是吸收芯片產(chǎn)生的熱，并傳導(dǎo)至熱沉上，從而實(shí)現(xiàn)與芯片外界的熱交換。目前常用的基板材質(zhì)中，氮化鋁基板由于具有很高的導(dǎo)熱率（比氧化鋁基板差不多高10倍）、非常優(yōu)良的絕緣性及與燈珠更匹配的熱膨脹技術(shù)等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為了最理想的基板材料。

但是菜做得好不好吃還得看廚子手藝，氮化鋁散熱基板也是如此。一塊氮化鋁基板要想被稱(chēng)贊，首先導(dǎo)熱性就要好。那具體都是哪些因素影響了它的導(dǎo)熱性質(zhì)呢，下面便來(lái)看看：

①氧含量及其它雜質(zhì)的影響

AIN 對(duì)氧有很強(qiáng)的親和力。當(dāng)AIN顆粒暴露于空氣中時(shí)，顆粒表面往往會(huì)自發(fā)形成 Al₂O₃，部分氧還會(huì)固溶進(jìn)入AIN晶格，從而形成鋁空位。

鋁空位形成缺陷的方程為： Al₂O₃→2Al_Al+3O_N+V_Al

在上式中，V_Al表示鋁空位。由于鋁空位會(huì)散射聲子，使聲子的散射載面增大，損害熱導(dǎo)率。因此為了增加其熱導(dǎo)率就必須嚴(yán)格的控制氧元素的含量，通常對(duì)氧含量的要求是小于1 wt%。

另外，由于氧以外的其它雜質(zhì)（包含金屬雜質(zhì)與非金屬雜質(zhì)）也會(huì)固溶在 AIN 晶格中，導(dǎo)致 AIN產(chǎn)生缺陷，嚴(yán)重降低熱導(dǎo)率。一般情況下，AIN粉體中包含 Fe、Mg、Ca等金屬雜質(zhì)的總含量需不超過(guò)500 ppm，非金屬雜質(zhì)，包含Si、C等的總含量應(yīng)低于0.1wt%。

②粒徑大小的影響

一般來(lái)說(shuō)，致密度不高的材料熱導(dǎo)率也不會(huì)高。所以為了獲得高致密度的AIN陶瓷，一般采取的方法有：使用超細(xì)粉、改善燒結(jié)方式、引入燒結(jié)助劑等方法，AlN粉末粒徑的大小會(huì)直接影響到 AIN 陶瓷燒結(jié)的致密度。

在燒結(jié)過(guò)程中，AIN 粉體顆粒在粘合作用下相互靠攏，鍵合，重排，最終相互融合長(zhǎng)大成為大晶粒。這些連續(xù)均勻的晶粒會(huì)為聲子的傳播提供更加直接的通道，從而增強(qiáng)AIN陶瓷的熱導(dǎo)率。超細(xì)AIN粉末由于其高的比表面積，會(huì)在燒結(jié)的過(guò)程中增加燒結(jié)的推動(dòng)力，加速燒結(jié)的過(guò)程。此外，粉末的尺寸變小也就意味著物質(zhì)的擴(kuò)散距離變短，高溫下有利于液相物質(zhì)的生成，極大地加強(qiáng)了流動(dòng)傳質(zhì)作用。由于 AIN 自擴(kuò)散系數(shù)小，燒結(jié)非常困難。只有使用純度高的超細(xì)粉，才可以在燒結(jié)的過(guò)程中盡可能的減少氣孔的出現(xiàn)，保持高致密度。因此，工業(yè)上一般要求超細(xì)AlN粉末的D₅₀尺寸盡可能的保持在1～1.5 um左右且粒度均勻。

③顆粒形狀的影響

相較于顆粒尺寸對(duì)AIN 陶瓷的影響，顆粒的形貌對(duì)其的影響主要集中在粉體的流動(dòng)性以及填充率的增加上。工業(yè)上一般認(rèn)為球形AIN粉體更適合用于制備散熱基板。

與其他形狀如棒狀，雙頭六角形狀相比，球形粉體的流動(dòng)性比較好，而且填充率也會(huì)相對(duì)高一些——特別是作為填料時(shí)，流動(dòng)性差意味著難以均勻混合，勢(shì)必會(huì)對(duì)產(chǎn)品的性能造成一定的負(fù)面影響。而球形粉體制成的封裝材料應(yīng)力集中小、強(qiáng)度高，由于球形粉體摩擦系數(shù)小，對(duì)模具的磨損小，因此還可延長(zhǎng)模具的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益。

資料來(lái)源：

適合于導(dǎo)熱基板用AIN粉體的制備與表征，馬丁。

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