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作者:宋健民博士

摘要
台湾的钻石科技中心(Diamond Technology Center,DTC)以类钻碳(Diamond Like Carbon,DLC)的镀膜取代印刷电路板上环氧树脂的绝缘2层,可使现行LED 的照明产品(如路灯)的寿命大幅延长。DTC 又发展出钻石岛外延片(Diamond Islands Wafer,DIW)做为生产超级LED 的基材。超级LED 可发出极强的紫外光(Ultraviolet Light,UV),其强度不因高温而降低,反而会更亮。超级LED 的半导体,包括钻石、立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,cBN)及氮化铝(AlN)等具有极宽的能隙,甚至能制成固态的UV Laser,其光能密度将远大于现有的气体(如Eximer)雷射。

光的革命
本世纪开始就啟动了光的革命, 已经用了百餘年的白炽灯(Incandescent Lamp)及萤光灯(Fluorescent Lamp)即将走入歷史。就在未来的几年,LED 发光将成照明(如路灯)及显示(如电视)的主流。2009 年全球LED 的总产值约76 亿美元,日本为产值第一的国家,台湾则为产量最大的地区(图1)。


图 1:LED产量年年攀高,其中高亮度(High Brightness)LED 的比率也逐年增加。

台湾为半导体的制造王国,也拥有最多的MOCVD 长晶机台。台湾在这一波光革命的浪潮乘势冲高,已成为LED 最多芯片的生产主国。但就像是过去的光盘及现在的DRAM 必须付出昂贵的权利金一样,LED 的专利也受制于外国公司(图2)。「微笑曲线」使国外大公司专利产生的利润远大于台湾辛苦生产LED 的价值。


图 2:世界LED 专利的交互授权已把台湾的制造者边缘化。

钻石科技
台湾的半导体制造技术虽受制于人,但半导体材料最极致的钻石产品却独步全球。中国砂轮企业股份有限公司(Kinik Company)与宋健民博士合作(Joint Venture)的钻石科技中心(Diamond Technology Center,DTC)在1999 年推出世界首创的钻石阵®(DiaGrid) ®钻石碟,早成生产集成电路必用「化学机械平坦化」(Chemical Mechanical Planarization,CMP)的标准产品(图3)。DTC 的专利也曾逼退3M,更曾授权美国、日本及中国的主要钻石产品公司。


图 3:台湾设计的钻石阵®(DiaGrid®)钻石碟已成半导体CMP 耗材的主要品牌,而先进钻石碟(ADDTM)更曾授权日本生产。

DTC 发展出一系列的钻石镀膜,其中包括CVD 及PVD(图4)。


图4:DTC披覆类钻碳(Diamond Like Carbon,DLC)的技术示意。

DTC 的钻石科技可提升LED 设计的视野。DTC 对LED 的上、中、下游都有对应的钻石产品,可以使台湾未来的LED 产品加上钻石价值而独步全球(图5)。


图 5:LED 可以钻石科技更上层楼,使台湾有机会蛙跳突破世界的专利封锁。图示DTC 发展超级LED 的设计例子。

钻石电路板
LED 的亮度会随温度的升高而降低,而其寿命更会急据缩短。目前LED 的下游散热片多以铝片制成,其上的铜制电路乃以绝热的环氧树脂(Epoxy)隔开绝缘。环氧树脂的热传导係数(0.5 W/mK)比铝(275 W/mK)低数百倍,LED 芯片产生的热乃久聚难散。DTC 以比铜热传导係数(400W/mK)更高的DLC(500 W/mK)绝缘铜导线,因此可以达到显着的冷却效果(图6~图14)。DLC 披覆的印刷电路板(Print Circuit Board,PCB),已经供应给台湾多家的LED 制造厂家,更将和中国的海安晶钻公司合作量产。


图 6:以热闪(Laser Flash)(ASTM E-1461DIN)量测的热扩散率(Thermal Diffusivity)显示DLC 远高于铜泊。


图 7:披覆DLC 的PCB 在加电20 分鐘后不同LED 的表面温度差异< 1℃。未披覆DLC 者温差可达3℃(350 mA)或9℃(1000 mA)。


图 8:DLC 散热的剖面显示LED 的温度梯度明显降低,热流由芯片迅速流向边缘。


图 9:高功率(> 5W)LED 的DLC PCB(DTC 产品)。


图 10:DLC 镀膜可戏剧性的减小铝板的热阻。


图 11:DLC PCB 的热阻,不仅最小,而且不随LED 功率的提高而增加。


图 12:DLC 披覆的PCB 可提升红、绿、蓝LED 的亮度。


图 13:DLC 披覆的PCB 制成LED 路灯的散热效果。


图 14:DLC 披覆PCB 的快速散热可有效减缓LED 亮度的衰减。

通常导热快的材料(如金属)其热辐射的比率奇低(< 1%),而热辐射高的材料(如塑料)其热传导率甚低(< 1 W/mK)。DLC 却可集鱼与熊掌于一身,可以高速导热及辐射。事实上,DLC 像是黑体(Black Body)一样可在常温以远红外线(如10 μm 的波长)把热辐射给空气的分子。上述的DLC PCB 若在暴露面(如背面)加镀一层DLC,这样LED 的热就可持续射向空
气,有如披上了原子风扇(Atomic Fans)的外衣。

LED的中间散热层
LED 的芯片也可以覆晶(Flip Chip)方式软焊(Solder)到硅片的支撑体(Submount),再接合到PCB 上。由于硅的热传导率(150 W/mK)比铝(250W/mK)还低,因此高功率LED 产生的热会被硅片挡住。披覆DLC 的硅片可以很轻松的成为热透(HeaThruTM)界面,降低了LED 的接口(Junction)温度(图15~图16)(文献1)。


图 15:LED 硅片Submount 披覆DLC 比SiO2 降温更多也更快。电流越大时,DLC 的冷却效果更显着。


图 16:DLC 披覆的Si Submount 外延片(6 吋)(DTC 产品)可直接软焊到LED覆晶(Flip Chip)的外延片上。

DTC 更将和晶钻合作开发含硼钻石(Boron Doped Diamond,BDD)的支撑体。BDD 乃以直流电弧(DC Arc)的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition CVD)形成。由于BDD 可导电,因此可直接成为LED 的电极,这样LED 就可缩小面积,组成垂直的迭层(Vertical Stacks)。垂直LED 芯片比传统的横向电流芯片发光效率更高。

钻石膜散热
DLC 的散热效果虽佳,多晶钻石膜的热传导率(1200 W/mK)却可更加倍增,使其冷却GaN 芯片的效果更为突显(图17)(文献2)。


图 17:CVD 多晶钻石膜外延片的外观(中砂目录)及其用于冷却GaN 的效果(文献3)。

若 LED 要以披覆多晶钻石膜的硅晶快速散热,钻石外延片可先和LED外延片焊合,再剥离蓝宝石基材制成钻石膜贴合的LED 芯片(图18)。


图 18:具钻石基板之LED 制作流程示意。

多晶钻石膜冷却LED 的效果卓着,而且随LED 电流的加大其抑制热点的能力更强(图19)。因此以钻石膜为底的LED 亮度可以大幅提高。


图 19:多晶钻石膜的有效降温可明显提升LED 的亮度。

单晶钻石衬底的GaN
在高温(e.g.1200℃)下单晶钻石可藉AlN 过渡而长出GaN 磊晶。由于单晶钻石的热传导率可比多晶倍增,单晶钻石底GaN 的散热效果会比前述的多晶钻石膜更加明显(图20)。


图 20:单晶钻石(Ib)上磊晶GaN 的发光效果。图中标示的为钻石的晶面数(Miller Index)及FWHM的度数(文献4)。

氮化铝LED
材料有所谓的超硬材料(Superhard Materials),包括钻石及立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,cBN)。超硬材料的晶格刚性超大,以致声子(Phonon)的传递超快,所以超硬材料就成了超声材料。由于声音可以振动快速传递能量, 超硬材料也是超导热材料,可将热能迅速排除。

超硬材料具有极高的能隙(Band Gap),它们和AlN 属于超级LED 的半导体,可制成超高功率的紫外线LED。LED 要升级必须汰旧换新,改用更宽能隙(Wider Band Gap)的发光材料。目前的LED 的芯片乃以GaN 为主流,GaN 与AlN 为异质同相(Isostructural Compounds),它们可形成共溶体(Solid Solution)的混晶(Mixed Crystal)。AlN 具有更宽的能隙(6.2 eV),可以电激发光(Electro Luminescence,EL)发射出深紫外线(波长约210 nm)(表1)。

表1:LED 的半导体特性比较

 

在 GaN 的晶格里逐渐以Al 取代Ga 可过渡至AlN,在这个过程中LED 的发光会由蓝变紫,最后进入紫外线的领域(图21)。


图 21:GaN 的晶格内置换Al 可使LED 发光的波长缩短至深紫外线(Deep UV)。

AlN 和SiC 的晶格接近,AlN/SiC 的LED 已经制成雏形(图22~图23),但因没有适当的外延片,目前难以生产。但以下述的钻石岛外延片(Diamond Islands Wafer,DIW)可解决这个制造难题。


图 22:AlN LED 的结构及其电激发光的波形(文献5)。由于P 型及N 型晶格之间缺陷很多,因此只发出缺陷萤光的光谱。


图 23:AlN 可激发出波长为210 nm的深紫外线。由于P 型及N 型晶格之间具有未渗杂的晶格,这时缺陷发光仍沦为配角(文献6)。

cBN LED
氮化铝和纤锌矿(Wurtzite)的氮化硼(wBN)也是异质同相,而闪锌矿(Sphalerite)的氮化硼,即立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,cBN)则与wBN为同素异形体(Isochemical Allotropes)。cBN 为更高频的发光体,可电激射出超短波(约200 nm)的紫外线(图24~图25)。


图 24:cBN LED 的设计及Mg 染质cBN 的载子浓度(文献7)。


图 25:cBN 染质的I-V 曲线(文献7)。

cBN 的同素异形体hBN 为二维(平面)的半导体。它的能隙为5.97eV,而其电激发光的波长为 215 nm(图26)。hBN 的原子以C 取代可制N型半导体,而以Be 取代则成为P 型半导体。


图 26:hBN 的发光波形,其尖峰波长为215 nm(文献8)。

AlN on Diamond
单晶的AlN 目前并无外延片可供商业化生产,但它可由硅外延片长出GaN 磊晶,再经Al/Ga 的置换过渡至AlN 的磊晶。然而硅的原子间距比GaN 大得多,因此生成的GaN 晶格缺陷很高(如109/cm2),降低了LED 的内部量子效应。但在硅之上先沉积一薄层(如10 nm)非晶(Amorphous)的InN 则可使GaN 磊晶的应力大减,有助于其晶格缺陷密度的降低。另一个方法乃以立方晶系的TiN(六方晶系的ZnO 也可长在Sapphire 基材上成为中间层)做为中间层。TiN 及ZnO 和GaN 的晶格相当匹配(Mismatch <2%),这种中间层可有效的降低GaN 晶格的缺陷密度。此外,以石墨层(Graphene)做为中间层,也是一个有效方法。石墨层为二维的晶格,它可在第三维变形,这样就能弹性调整配合其它半 导体晶格的紧密程度(图27)(文献9~10)。


图 27:四面体键结半导体的原子间距。图示常用的GaN 的原子间距乃介于超硬材料(钻石、cBN)及硅晶之间。

除了以硅晶为基材配合中间层长出GaN 磊晶之外,钻石的(111)表面也可在高温(1200℃)长出AlN 的磊晶(文献11)。除此之外,钻石在真空裡加热至1200℃使其縐褶的(111)面扯平成磊晶的石墨层(Graphene)后就可在1100℃或更低的 温度长出GaN 的磊晶。还有一个更有效的方法就是以原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)法通入甲烷(Methane,CH4)及硅烷(Silane,SiH4)并渐进增加C/Si 的比率。每次进气后都以电浆解离的氢气或氟气移除非晶格的沉积。这样就可以使钻石的表面长出数奈米的SiC。由于SiC 和AlN 的晶格匹配,以SiC 为中间层可长出完美的AlN 磊晶。

wBN 和钻石的晶格相近,以含硼钻石(Boron Doped Diamond,BDD)的(111)面为基材可在其上长出wBN 的磊晶(图28)。wBN 又和AlN 为异质同相,可形成固溶体(B, Al)N。以此共溶体为过渡层也可在钻石上长出AlN 的单晶。


图 28:在钻石膜表面低温溅镀可生成(B, Al)N 的中间层及AlN 的多晶(文献12),AlN 的多晶可再结晶成为单晶。

含硼钻石(Boron Doped Diamond,BDD)为超级的P 型半导体,它的载子浓度最高,而且电洞的迁移率也最大(见表1)。而含硅的AlN 因其电子解离能(0.25 eV)比含镁(0.63 eV)的P 型AlN 低,所以为极佳的N 型半导体。这种异质接合(Heterojunction)可制成同时发射蓝光及UV 的LED(图29)。


图 29:AlN/Diamond(100)的EL 光谱包括2.7 eV 的蓝光及4.8 eV 的UV(文献13)。

钻石半导体
钻石半导体是超速计算机CPU 芯片的梦幻材料。它可在强电场、高频率、大电流及热温度下运作。钻石半导体也可制成多种极端的光电组件,例如「死光级」(Death Light)的雷射二极管(Laser Diode)。钻石半导体可以染质(Dopant)渗杂使其带电或(N-Type 或负极)或缺电(P-Type 或正极)。P-N的结合可使其成为晶体管(Transistor)、LED 或太阳电池。由于钻石的碳原子极小,染质只能使用很小的原子才能塞进钻石的紧密晶格。其中最容易取代碳原子的为比碳少一个电子的硼原子及比碳多一个电子的 氮原子。以象棋比喻元素的週期表,碳为正中的国王,硼及氮为过与不及的左右护法。

渗硼的硅晶为P-Type 半导体,渗硼的钻石亦为电洞源。渗磷的硅晶为N-Type 半导体,但磷原子很大,只能勉强把少数的原子塞进钻石成为电阻很大的电子源。因此P-N 结合的电流非常小以致钻石半导体的优异性质难以发挥。若在钻石内渗氮,固然价电子的浓度可以大增,但氮的原子把电子绑得太紧,价电子不能解离使电阻大增而 电流反而更小(图30)。


图 30:钻石晶格内的电子能阶图。鋰可提供电子流动的通路(文献14)。

氮原子把额外的电子卡住,这个电子会推挤旁边的碳原子使其离开而造成空位(Vacancy)。若能使鋰(Li)原子扩散进入钻石的晶格,这些原子会 填补氮原子旁边的空位,因此会形成氮鋰(LiN)的原子对(Atomic Pair)。鋰原子为金属,通常不能佔据钻石的晶格,但LiN 可取代两个碳原子。氮原子虽把电子绑死,但鋰原子提供一个低位能阶可使电子流动,因此可解决钻石半导体没有电子源的问题,这是钻石半导体的新思维(图 31)。


图 31:LiN 的电子染化轨道可把束缚的氮电子经鋰离子释放(文献15)。

钻石LED
钻石LED 的开发工作已被日本人完成,其设计及激发光谱有如图32所示。


图 32:钻石LED 的设计及光谱。P type 的染质为B,而N type 为磷(文献16)。

钻石的UV LED 具有高能超亮的优点,即使电流密度超过2000A/cm2,其发光效率仍未饱和。这个电流密度已多倍于AlGaN 所制的准UV (400 nm) LED。除此之外,钻石LED 的温度越高,亮度越大(图33)。这和传统的LED 趋热刚好相反。因此钻石LED 可在极大功率下发出超强的紫外线。若温度高至400℃,氮绑得很紧的价电子也能游离成为电子源,因此含氮的钻石就可以形成N 型半导体,解决了上述含磷造成晶格缺陷的问题。


图 33:钻石LED 的电流与强度的关係(左图)右图为在50 mA 下发光随升温(℃)而增亮的特性(右图)(文献17)。

钻石岛外延片
上述的多种超级LED 都缺少了适合生产的外延片。因此,DTC 乃发展出钻石岛外延片(DIW)做为未来生产高功率的UV LED 之用。

全世界每年生产超过一千公吨钻石的单晶磨粒, 其价格可低至$200/Kg(1Kg = 5000 carats),比硅外延片还便宜。钻石磨粒乃在超高压(> 5GPa,1 GPa = 10,000 atm)下以熔融的铁族金属(Fe、Co、Ni 的合金)催化石墨生长而成。DTC 领先全球发展出以排列晶种生长大颗(> 0.5 mm)钻石单晶的技术,更可长出具有六面体(立方体)外形的单晶(图34)。大量生产的成本每一元新台币可获得10 颗钻石单晶(文献18)。


图 34:DTC 发展生产钻石立方晶的技术可大量制造LED 的钻石单晶。

钻石LED 的最大特性为温度高到600℃时发光更为惊人。传统的LED 则在200℃以下就可能烧坏,钻石是(惰性气体保护其不受氧化)能输入最大功率LED 的半导体。由于LED 的芯片不及0.5 mm,每个单晶可以长出一颗LED。DTC 的钻石岛外延片(Diamond Islands Wafer,DIW)可以和LED 长晶的生产线结合(图35)。


图 35:钻石岛外延片的设计及实体。未来以立方晶密集排列,钻石岛可涵盖3/4 的外延片面积(DTC 产品)。

DIW 不仅可解决钻石外延片问题,更能以之长出cBN 及AlN 的磊晶。钻石与cBN 的晶格相同而cBN 可过渡至AlN,因此上述的超级LED 都可在未来纳入生产线。大量生产DIW LED 是台湾科技超越美、日、欧的机会。台湾也可藉此由半导体的硅晶岛(Silicon Island)升级到比金银岛更有价值的钻石岛(Diamond Island)。

钻石雷射
由于Würtzite GaN 为六方晶系,会压电变形(Piezoelectric Distortion)而扭曲晶格,因而干扰了发光的均匀性。虽然有人以极贵的GaN 外延片切出所谓的非极性GaN,试图改善LED 的发光,但其成本为天价,所以并不实用(图36)。


图 36:切割GaN 晶体可获得非极性的平面(a 或m)。

钻石为立方晶系,根本没有极性问题。令(100)晶面DIW 生长的cBN或AlN 磊晶都是立方晶系。由立方晶系的AlN 延伸至GaN 磊晶也会是立方晶系。

立方晶系的LED 以解理(Cleavage)面(100)为共振腔就能做出雷射二极管(Laser Diode,LD),UV 的LD 为梦幻的死光材料,它可藉DIW 的实践制造生产。

氮化物萤光粉
目前的白光LED 多以蓝光激发黄色的萤光粉(如YAG 或TAG)而互补组成白光。萤光粉的母体(Carrier)常为氧化物,而光源(Activator)的原子为稀土元素(如Ce、Eu)。由于氧化物为极 性化合物(Ionic Compound),它会吸收水份而逐渐潮解。更有甚者,光源的原子太大以致和母体结合的键能不强,在高温下大原子会扩散(Diffusion)及偏析 (Segregation)使发出的光分散走样。除此之外,母体内光源原子的浓度不高,萤光粉吸收了自己发光的强度。

若超级LED 的美梦成真,萤光粉可改用氮化物。例如以(In, Ga)N 同为母体及光源。这时调节In 及Ga 的比率就可获得红、绿、蓝及其组合的任何光色,包括白光。这种UV 的光激萤光(Photo Luminescence,PL)跳脱了传统萤光粉必须是粉末的思维框架(Paradigm)而改以MOCVD 在UVLED 的芯片上加镀多层光源磊晶就可以了。

结论
目前LED 的主流技术只是光革命的前奏曲,真正的突破为以超级LED 制成高功率的UV 光源。钻石岛外延片可为桥樑把高压的钻石合成技术和真空的气相合成方法结合起来而制造出超级LED,包括钻石LED、AlN/Diamond、cBN /Diamond LED、AlN/cBN LED 及其它待开发的次世代LED 产品。在这个起跑点上,台湾深入的钻石科技可领先制成全球首创的钻石岛外延片,这样就可以大规模生产超级LED。若台湾的LED 科技公司可以合作开发这项蛙跳技术,则台湾的LED 产业不仅可摆脱「微笑曲线」的魔咒,更可把台湾从硅晶岛升级到钻石岛。

引用出處:

http://www.ledinside.cn/node/12478

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ALED路灯解决方案(智能方案):NXP+MICROCHIP
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[size=10.5pt]DEMO([size=10.5pt]图片[size=10.5pt])[size=10.5pt]

BLED路灯解决方案(一级转换):Infineon+NXP
采用IFX IC实现单极PFC方案,驱动单串LED。相比其它方案比较,该方案电源转换效率更高,整体成本更便宜。同时为保证单串LED电路稳定性,提供LED保护电路,当单颗或多颗LED损坏时(断路),其它LED灯不受影响,最大程度的减小了坏灯对整体电路的影响。
产品外观图:

CLED路灯解决方案(二级转换):RICHTECK
我们采用NXP IC实现AC-DC的恒压转换,二级转换采用RICHTECK恒流IC实现恒流0.35A-1.5A输出。该方案能输出60V高压,1.5A大电流,整体 成本更便宜。同时RT8450具备两种调光方式,满足多种调光需求。1、通过调整LED中流过的电流大小来调整光输出量。其优点是:输出是稳定的,遇到 EMI问题的几率较低。其缺点是:当LED中流过的电流不同时,其光输出的色度会发生变化。2、通过调整LED中流过恒定电流的时间比例来调整光输出量。 其优缺点和方法1刚好相反。
二、LED散热方案(石墨材料)
我们使用石墨材料取代传统的铝基板散热,该材料导热系数是铝板的两倍,不同于铜、铝等金属球体导热方式,采用水平导热方式,有效的保证产品均热性。
外观图:

[size=10.5pt]石墨材料分子结构[size=10.5pt] DEMO[size=10.5pt]
[size=10.5pt]
[size=10.5pt] 三、呼吸系统
[size=10.5pt] LED路灯、隧道灯产品要求达到IP65等级(防水、防尘),全封闭的环境,使灯具内部无法与外部环境进行气体交换。当LED灯具长时间工作而导致灯具内 部温度升高压力增大,与外部空气产生压力差,增加灯具内壁压力,加速灯具老化。我们采用特制的呼吸系统,能完全解决灯具内外压力不平衡问题,进一步提高了 灯具的稳定性。
[size=10.5pt]
[size=10.5pt] 该方案能过滤水分子和灰尘进入灯具,让空气分子在灯具内部和外部环境自由流动。
[size=10.5pt] 整体效果图

[size=10.5pt] 总结
文章首先通过三个LED驱动方案来选择路灯驱动系统,包括LED驱动芯片的选择,调光应用方法。使用石墨材料取代传统的铝基板散热的方法是一种发展趋势,也是未来LED灯具设计的重要参考。

引用出處:

http://www.eastled.com/tzixun/2009-08-15-20255.html

歡迎來到Bewise Inc.的世界,首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力,我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質,這是現有相關技術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括:精密HSS DIN切削刀具協助客戶設計刀具流程DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計超高硬度的切削刀具醫療配件刀具設計複合式再研磨機PCD地板專用企口鑽石組合刀具粉末造粒成型機主機版專用頂級電桿PCD V-Cut捨棄式圓鋸片組粉末成型機航空機械鉸刀主機版專用頂級電汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具銑刀與切斷複合再研磨機銑刀與鑽頭複合再研磨機銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及卓越的技術,恭迎您親自體驗!!

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com  bw@tool-tool.com  www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting toolaerospace tool .HSS  DIN Cutting toolCarbide end millsCarbide cutting toolNAS Cutting toolNAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end milldisc milling cutter,Aerospace cutting toolhss drillФрезерыCarbide drillHigh speed steelCompound SharpenerMilling cutterINDUCTORS FOR PCDCVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) Core drillTapered end millsCVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden FingerPCD V-CutterPCD Wood toolsPCD Cutting toolsPCD Circular Saw BladePVDD End Millsdiamond tool. INDUCTORS FOR PCD .POWDER FORMING MACHINE Single Crystal Diamond Metric end millsMiniature end millsСпециальные режущие инструменты Пустотелое сверло Pilot reamerFraisesFresas con mango PCD (Polycrystalline diamond) ‘FresePOWDER FORMING MACHINEElectronics cutterStep drillMetal cutting sawDouble margin drillGun barrelAngle milling cutterCarbide burrsCarbide tipped cutterChamfering toolIC card engraving cutterSide cutterStaple CutterPCD diamond cutter specialized in grooving floorsV-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert PCD Diamond Tool Saw Blade with Indexable InsertNAS toolDIN or JIS toolSpecial toolMetal slitting sawsShell end millsSide and face milling cuttersSide chip clearance sawsLong end millsend mill grinderdrill grindersharpenerStub roughing end millsDovetail milling cuttersCarbide slot drillsCarbide torus cuttersAngel carbide end millsCarbide torus cuttersCarbide ball-nosed slot drillsMould cutterTool manufacturer.

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弊社は専門なエンドミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

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(5)超高硬度エンドミル

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(7)医療用品エンドミル設計

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弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。   

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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自從2007 年世界第一款LED 近光車頭燈- LEXUS LS 600 量產以來,改變了諸多專家認為LED頭燈現階段不具商業價值的負面觀點,各方專業人士也重新思考LED頭燈為什麼可以量產,並將焦點投注在研究LEXUS LED 頭燈成功的因素上。此外,大家更引頸期盼的LED 全功能頭燈- AUDI R8 與 Cadillac Escalade Platinum ,將於2008 年量產上市。假設LED 封裝發光效能(lm/W)或磊晶(Epi)發光效能(mW/W),在熱平衡後LED封裝發光效能提昇到100 lm/W @350 mA或 磊晶發光效能提昇到400 mW/W @ 350 mA,High Power LED 散熱就不重要,若LED 模組發光效能在熱平衡後只有50 lm/W ,LED可商品化,但需搭配散熱裝置,價格相對較高。在LED發光效能未能倍數成長以前,必須降低LED熱平衡溫度,以提昇LED發光效能或使用更多的 LED以滿足車燈法規的規範。LED 車燈量產化成功的重要因素- LED 車燈的散熱技術,將影響LED 頭燈未來的商機。

LED 頭燈介紹
1. LEXUS 600 LS LED
頭燈
LED
近光燈使用5 個車用LED 模組做光源,是日亞化與小糸共同研發,總功率58W 。遠光燈使用鹵素燈泡做光源,散熱裝置由散熱鰭片(圖二)、熱管、散熱片與散熱塗裝構成,採被動散熱設計,是世界第一款量產的LED 頭燈。


圖二、LED 的散熱裝置

2. AUDI R8 LED 全功能頭燈
遠光燈使用2 個LED 模組,近光燈使用3 個LED 模組,前方向燈與前位置燈也使用LED 光源, LED 使用LUMILEDS PHILIPS LED ,散熱裝置使用主動散熱設計(圖五),原規劃2008 年第一季量產,因LED 光源封裝材料問題未
完全解決,延至2009 年上市,主動式散熱裝置由風扇做強制對流的熱交換(圖六),使LED 模組溫度降低。


圖五、AUDI R8 LED 模組散熱裝置


圖六、AUDI R8 LED 強制對流示意圖

3. Cadillac Platinum Escalade
由車燈界首屈一指的HELLA 製造,與OSRAM 共同開發車用LED 模組, 用於
LED 遠、近光燈, 其中近光燈使用4 個LED 模組,遠光燈使用2 個LED 模組,因ECE 法規要求近光燈光源的總光通量須在1,000 lm 以上,對於LED 車燈來說,每個模組的光通量勢必要提昇,對於功率增加產生的熱能,散熱裝置的效能勢必要再加強。

LED 頭燈的散熱設計
LED
的發光效能大約在0°C 時有最佳的光輸出,一般使用條件多半在0°C 以上,LED 製造商基於使用時機的商業效益考量,通常不會刻意提昇0°C 以下的發光效能。LED 會隨溫度的升高,而降低發光效能,這是LED 的缺點。當製程與封裝材料在LED 基板(Substrate)溫度高於90°C 時,LED 處於發光不穩定狀況,當溫度再高時, LED Chip 接點溫度可能趨近可靠度臨界溫度TJ (125~135°C)而燒毀。LED 照明設備一般在無空調且無風的情況下,熱平衡溫度通常超過85°C ,隨時會有照明變暗或LED 不亮的現象,因大功率(High Power) LED 價格高於一般照明,高溫發光效能(lm/W)低於一般照明,是現階段LED 照明無法普及的原因,另外以黃色螢光粉(Phosphor)產生的白光,也會有顏色偏黃或偏藍的顏色不均的現象。 要提昇LED 發光效能,降低熱平衡溫度是最經濟的解決方案之一。因此LED 模組的散熱技術是決定LED 燈具量產性與銷售性的重要因素之一。

LED 車燈的散熱材料
(1)
散熱塊(Chip Heat Sink)
是 最簡單低價的散熱裝置(圖八),通常固定形狀以鋁擠型即可完成,在電子業被大量使用,為提高熱交換效果,通常以提昇輻射熱傳效果、降低熱阻係數、增加散熱 面積(散熱鰭片、表面塗裝),但依需求效果不同,增加的材料成本也不同,另外材料的耐酸鹼性、耐高低溫、耐高濕、耐鹽水性、耐衝擊性,對於散熱材料表面處 理都有可能影響其熱交換效果。


圖八、散熱鰭片

(2) 熱管(Heat Pipe)
是最有效的將熱帶 離熱源的裝置,由於製造技術成熟,成本已具競爭優勢,並大量應用在3C 產業如筆記型電腦(Note Book)、液晶顯示器(TFT LCD)上,但車燈造型多變,內部構造曲折,熱管經多次折彎已大幅降低其高熱流動效果,且熱管不耐振動衝擊,裝置不當會使熱管破損。

 (4)熱電致冷晶片(Thermoelectric Cooling Module)
藉 由熱電耦合材料的特性,提昇電位差,使致冷晶片兩面溫差增加,冷端用於LED散熱,熱端與空氣或散熱裝置做熱交換,此材料已廣泛用於車內保冷保暖的容器, 但因增加了電能的消耗,在綠色環保訴求汽車商品,不適合完全使用,且晶片材料的脆性可能不適合車外零組件的振動衝擊環境。

(5) 均溫板(Heat Spreader)
透過石墨等高導熱的特性,降低熱傳導溫差梯度,提昇與空氣的熱交換量(圖十)。依使用時機可分成:
1.橫向(X-Y Dir.)均溫:石墨的片狀結晶,在橫向的緻密結構有很高的導熱係數,可將熱源產生的熱密度,快速疏散到整片石墨材料,對於橫向空間無限制的使用條件,是很好的解決方案。但車燈立體造型排列,橫向空間的使用有限,橫向均溫板的效果受限。
2.縱向(Z-Dir.)均溫:以近似奈米碳管(Nero Carbon Tube)的結晶方式將熱源快速朝縱向帶走,通常用於散熱塊型式的設計。因奈米碳管本身與空氣的接觸面積相當大,故散熱效果很好。但石墨材料的脆性可能不適合車外零組件的振動衝擊環境。


圖十、均溫板

 (7)散熱貼片(Thermo Pad)
透過固態的 導熱材料,如矽膠、石墨等高導熱係數基材,及可壓縮與高延展性、具附著性的特色,使介面密切貼合,將LED熱源與散熱裝置間的熱阻降低,提昇散熱效果。但 散熱貼片成本比散熱膏高,導熱係數頂多與錫近似,對於可用錫膏或銀膠做LED 基底(Substrate)與散熱塊黏著的模組來比,散熱貼片的效果反而有不及之處。

 (9)鑽石散熱
藉由鑽石結晶無方向性超高導熱係數的 特性,以電漿蒸鍍的方式,在材料表面形成高導熱係數介質,未來對於LED 封裝基底(Substrate)介面導熱係數提昇應該有一定程度的幫助,對於LED 的熱消耗功率降低、熱平衡溫度降低、發光效能提昇、使用壽命提昇等,都有正面的幫助。但對於介面間Air Gape 的處理,仍需填充高導熱係數材料如矽膠等,才能發揮應有的效果,且填充材又形成了介面熱阻,因此鑽石鍍膜若可用於小面積的平面鏡面接著,如Chip 與Substrate 表面密合度佳時,可忽略Air Gape 的影響。

汽車LED 頭燈未來的商機
現有大功率LED 的 商機多佈局在開發中國家,為節省電力成本,與太陽能電池結合,目的在於道路指引,不在於路面照明,投資目的在於品牌形象佈局,寄望未來龐大的市場需求。 另外就移動式照明如手電筒、探照燈、自行車燈等,講求照明效果提昇、小型化、輕量化、易攜帶、或耐久性等,可提昇便利性的商品,有相當大的市場待開發,產 品相對的利潤也較高。

汽車LED 頭燈未來的商機在於高技術、高利潤市場,與廣大潛在的中價位汽車市場及交通工具的室內照明。因為任何一種成熟技術最後多半會成為企業競爭的紅海戰場,微利 化的結果各家比較的是經營、銷售與成本低減的策略,而車用LED頭燈的高技術瓶頸所帶來的研發與行銷的高附加價值,才是投資者看好未來市場新藍海而提前佈 局的區塊,如PHILIPS 與OSRAM初期開發的放電式氙氣燈泡(Xenon High Intensity Discharge Bulb),就是看準技術屏障與專利保護而協力開發的企業新藍海,HID 燈泡銷售已近10 年,仍屬寡佔市場。LED 頭燈量產化的三項重大因素就是大功率LED 模組效能提昇、LED 散熱裝置效能與車燈光學設計,因此這三大區塊誰能提前佈局,誰能技術領先,誰就有可能取得商機,晚來的競爭者只能以授權的方式或更高成本的設計投入市場, 已沒有高利潤可圖。

車用LED 散熱技術的挑戰
車燈的造型設計、空間需 求、光學-機構-散熱間的相互協調,是決定LED 頭燈是否可量產與車燈開發成本的關鍵,在解熱(Thermo Solution)領域裡的專家,常被車燈諸多的限制條件所束縛,但問題不如想像中的困難,散熱的目的在於使光源的熱快速導出,使熱平衡溫度降低即 可,LEXUS 600 LED 頭燈解熱的成功,除了塗料的開發成本較高以外,其他都是以大家所習知的技術,如電控、增加導熱面積與表面導熱係數,對策方式屬各家的研發機密,在此不便公 開。另外就LED 屬冷光,燈內霧氣排除與燈外結冰清除,是LED 頭燈所面臨的另一個挑戰,對策方式多為物理性、化學性、熱流改善。

作者:張欲琨 / 大億交通工業製造股份有限公司
本文節錄自「工業材料雜誌259期」,更多資料請見http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=7027 

引用出處:

http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=7041

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碳量在 90 以上的高強度高模量纖維。含碳量在 99%以上的稱為石墨纖維。碳纖維具有元素碳的各種優良性能﹐如比重小﹑耐熱性極好﹑熱膨脹係數小﹑導熱係數大﹑耐腐蝕性和導電性良好等。同時﹐它又具有 纖維般的柔曲性﹐可進行編織加工和纏繞成型。碳纖維最優良的性能是比強度和比模量超過一般的增強纖維﹐它和樹脂形成的複合材料的比強度和比模量比鋼和鋁合 金還高 3倍左右。碳纖維複合材料應用在航太﹑導彈和運動器材上﹐可以顯著減輕重量﹐提高有效載荷﹐改善性能﹐是航太工業的重要結構材料。由於成本降低﹐碳纖維已 逐步擴大用在民用工業﹐如汽車工業和運動器材等方面。1981 年世界碳纖維產量約為 1500噸﹐日本的產量佔一半以上。 



  碳纖維的特性   

目前各國工業用的碳纖維原料有聚丙烯纖維﹑黏膠絲和瀝青纖維三種。聚丙烯基碳纖維性能好﹐碳化得率較高 (5060)﹐因此以聚丙烯製造的碳纖維約佔總碳纖維產量的 95%。以黏膠絲為原料製碳纖維碳化得率只有 2030%﹐這種碳纖維鹼金屬含量低﹐特別適宜作燒蝕材料。以瀝青纖維為原料時﹐碳化得率高達 8090%﹐成本最低﹐是正在發展的品種。根據使用要求和熱處理溫度的不同﹐碳纖維分為耐燃纖維﹑碳纖維和石墨纖維。例如 300350 熱處理時得耐燃纖維﹔10001500 熱處理時得碳纖維﹐含碳量為 9095%﹔碳纖維經 2000以上高溫處理可以製得石墨纖維﹐含碳量高達 99%以上。 


最早的碳纖維是 1880 年由愛迪生研製成功的﹐用作電燈絲。後直到50年代初﹐隨著空間技術的發展﹐需要有優良性能的結構材料﹐許多工業發達國家開始重視碳纖維的研究工作﹐到 60年代獲得迅速的發展。


碳纖維是將原料纖維在一定的張力溫度下﹐經過一定時間的預氧化﹑碳化和石墨化處理等過程製成的。以聚丙烯纖維為原料的碳纖維﹐在預氧化過程中﹐聚丙烯原絲 中含氧化合物是碳化初期分子間交鏈反應的主因﹐氧是環化反應的催化劑﹐加熱形成熱穩定性的梯形結構。碳化和石墨化都是在氮氣中進行的﹐碳化反應是使非碳元 素藉分子間交 鏈反應揮發出來。在熱處理過程中﹐大量氣體揮發後形成更多的石墨層狀結構﹐強度增大﹐模量增加﹐導電性也提高。纖維先由白色變為黃色﹐繼而呈棕黃色﹐最後 變為黑色。碳纖維中石墨層狀結構如下圖:

 

碳纖維結構/石墨纖維層狀結構/碳纖維的亂層結構

 

為了改進複合材料中碳纖維和樹脂的黏結﹐須進行表面處理﹐即在緩和條件下進行氧化或晶鬚化(whiskerization)


碳纖維中碳原子呈層狀結構﹐它的製造過程就是從有機聚合物製成層狀結構聚合物的過程。碳化的三個過程 (1) 是以纖維素纖維為原料﹐隨著纖維素大分子的分解﹐大分子之間生成許多橋鍵﹐初步形成環狀結構﹔(2) 是以聚丙烯纖維為原料﹐首先大分子本身環化﹐經過梯形結構再縮合成層狀結構﹔(3) 是以瀝青為原料時﹐利用瀝青的多環芳香結構﹐先結合成高分子物﹐再生成層狀結構聚合物的過程。





碳纖維絲束中單絲根數有10003000600010000 10000以上的﹐現正向多孔無拈絲束方向發展。碳纖維的理論強度為 2000公斤/毫米2﹐目前聚丙烯基碳纖維產品已達到 350 公斤/毫米2﹐最高可達 500公斤/毫米2。低性能瀝青基碳纖維已達到 170公斤/毫米2。近年又發展了所謂中間相瀝青碳纖維﹐製造出高性能碳纖維。低性能瀝青基碳纖維可代替石棉增強水泥。

 

 

引用出處: 

http://psdn.pidc.org.tw/ike/doclib/2003/2003doclib/2003ike07-0/2003ike07-0-47.asp

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz. 

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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