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    超高功率LED散热关键材料:金刚石热沉片

    时间:2024-05-31浏览次数:657

    超高功率LED有源区的功率密度极大,,,达到了1kW/cm2甚至更高。。。传统外延层常用的衬底是蓝宝石、、碳化硅和硅,,,,热导率在25-400W/(m·K),,,,即使使用碳化硅衬底,,,也只能低于200W/cm,,散热问题成了超高功率LED器件发展的最大的技术瓶颈。。。金刚石热沉片热导率达到2000W/(m·K),,,是理想的散热材料,,,,可以降低器件热阻,,,提高功率密度,,是制造大功率LED的绝佳材料。。。

     1717147375549100.jpg

    图片1 超高功率LED

    在电子学上,,,,金刚石具有许多优良的电气性质,,,,如:5.45eV的宽带隙,,,10MV/cm的高击穿电场。。金刚石的击穿电压比硅高514倍,,,,而6H-SiC、、、4H-SiC和GaN则分别比硅高56、、46和34倍。。。。器件的工作温度大于500℃,,,,在高功率、、、高温度和恶劣环境工作的器件应用前景广阔。。。


     在热学方面,,,金刚石的热导率高达2000W/(m·K)。。。由于生长工艺的特性,,多晶结构的金刚石薄膜的组织呈微小的柱状结构,,如图(a)所示。。。其热导率具有高度的各向异性,,,,如图(b)所示。。。

    1717147343324700.png 

    图片2 各向异性的CVD金刚石薄膜

    性能测试:

    金刚石热沉片的散热性能通过测量集成在其表面的LED的工作温度来进行衡量:将沉积有金刚石薄膜的Si片表面直接用来封装LED发热单元,,然后进行测试,,测试方法为给LED器件施加相同的电耗功率,,,,然后记录不同时间LED器件表面的温度(A系列有金刚石膜散热层,,,,B系列没有),,以衡量金刚石膜散热层的散热效果。。如果没有散热层,,,,直接将LED 封装在Si表面,,,温升比有散热的层速度快很多,,,,测试结果如下:

    1717147356195576.png 

    图片3 样品的散热测试结果

    显然,,,在有金刚石膜散热层的A系列在同样长短的时间内温度降低得更快,,说明金刚石膜具备更好的的散热效果。。

     

    金刚石热沉片是大功率LED散热的绝佳材料,,尊龙时凯专注于高质量金刚石的生产与制备,,持续推动金刚石热沉片在大功率器件散热研究,,,,核心产品有晶圆级金刚石、、、金刚石热沉片、、金刚石窗口片、、、、金刚石基异质集成复合衬底等,,金刚石热沉片热导率达1000-2000W/m.k,,将助力大功率LED轻松破解散热难题。。。。


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