金刚石热沉片，大功率LED散热的一把好手！

随着大规模矩阵型的LED灯的使用，能耗也会变得越来越大，如果不能及时的处理散热问题，将会导致热量集中在二极管的 PN结，就会降低LED灯的使用寿命，严重时甚至会烧毁LED。而此时一种新型的散热材料的应用迫在眉睫。

大功率LED阵列技术的芯片密度比较大，而LED的光电转化效率只有20%，而其他的转化为热能，特别是在LED芯片的密度不断增加时，就会增加LED的操作温度，这样就会减少LED的使用寿命，当LED的操作温度由63℃上升到74℃时，如下图1所示。LED 的平均使用寿命就会降低四分之三，如果要提高LED的发光效率，就需要对LED的散热进行处理，降低LED的PN结的结温。

                          图1   LED温度与寿命的关系

从图中可以清晰地看到，温度为63℃时的使用寿命及发光效率比74℃时的要有更好的效果。

如果采用金刚石热沉片作为散热材料时，将大幅提高LED的发光效率和使用寿命。众所周知，宽禁带半导体金刚石的禁带宽、击穿场强高、热导率大、介电常数小、载流子饱和速度高，综合评价不同材料的LED灯的使用寿命和发光功率表明，金刚石不仅优于Si,GaAs等常规半导体，而且比其竞争对手6H-SiC还高出数倍。由于金刚石具有良好的导热性，主要用作固体微波器件及大功率发光器件的散热片。

图2   金刚石与GaAs、6H-SiC、Si、以及GaN的性质比较

测试：金刚石薄膜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：

表2 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。

在Si衬底表面衬底金刚石散热层足以挺高LED散热能力；对于没有金刚石薄膜散热层的结构，LED的散热是将pn结处产生的热量传递到散热能力较差的介质如封装导热胶及硅基底，水平方向的导热能力比较差，热量集中在LED与介质接触的地方，属于“点散热”，增加了金刚石薄膜作为散热层之后，利用金刚石膜的高热导率，可以将LED的点热源的高密度热迅速扩散通过整个金刚石膜中（水平和竖直方向），实现“面散热”，从而降低了进入Si基底热流密度，大幅度地提高了散热能力，降低了LED的结温温度。

金刚石热沉片是大功率LED散热的绝佳材料，凯发k8国际专注于高质量金刚石的生产与制备，采用最先进的 MPCVD 装置，制备大面积高品质金刚石膜，具有高厚度均匀性和高生长速率。核心产品有晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石基氮化镓外延片和氮化铝薄膜等，产品质量达世界领先水准。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。