CN102339917A - 集成SiC衬底和金刚石膜散热的LED - Google Patents

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Abstract

一种集成SiC基体和金刚石膜散热的LED，它包括PCB板（7），其特征是所述的PCB板（7）的发热面与金刚石衬底（6）的底面相接触，金刚石衬底（6）的上底面通过倒装焊层（3）与有源层（2）相连，有源层（2）生长在SiC外延衬底（1）上；控制有源层（2）电流的P型电极（4）和N型电极（8）安装在金刚石衬底（6）上并通过对应的电极线（5，9）与PCB板（7）相连，PCB板（7）受控于温度传感器（10）实现电流的调节，从而控制有源层（2）的发光量，使之工作在最佳温度范围内。本发明大大提高了散热效果，可提高LED颗粒的寿命20%以上。

Description

集成SiC衬底和金刚石膜散热的LED
技术领域
本发明涉及一种LED颗粒的制造和封装技术，尤其是一种散热效果好的大功率LED，具体地说是一种集成SiC衬底和金刚石膜散热的LED。
背景技术
    众所周知，LED区别与传统光源的一个突出优点就是体积小，结构紧凑，可以很方便的嵌入各种灯具中，组成满足不同要求的应用系统。并且LED也只有和灯具结合起来，才能充分发挥其优点。大功率白光LED是一种新型半导体固体光源，具有安全可靠性强、耗电量、发光效率高、适用性强、稳定性好、响应时间短、颜色可变化、有利于环保优点。其性能正不断完善，已经进入实用阶段。但是，随着LED功率的增大，LED芯片散发的热量越来越多，LED的散热问题越来越突出。传统的LED主要在蓝宝石基体上生长LED，然后采用倒装焊接的方法与硅片相连接。但是由于硅片本身导热性能差，因此，节点的温度尽管可以采用各种制冷方法向外界传出，但是本身的因素影响了LED的传热性能，从而导致LED在使用过程中温度升高，降低了LED的性能。另一方面蓝宝石基片的传热性能差，因此使用新的基片材料提高节点的散热能力是改善大功率LED散热性能的关键。
发明内容
本发明的目的是针对目前的LED颗粒大多生长在硅片上，而硅片导热散热性能差，从而影响LED寿命的问题，设计一种集成了SiC和金刚石衬底作为传热元件的集成SiC基体和金刚石膜散热的LED。
本发明的技术方案是：
一种集成SiC衬底和金刚石膜散热的LED，它包括PCB板7，其特征是所述的PCB板7的发热面与金刚石衬底6的底面相接触，金刚石衬底6的上底面通过倒装焊层3与有源层2相连，有源层2生长在SiC外延衬底1上；控制有源层2电流的P型电极4和N型电极8安装在金刚石衬底6上并通过对应的电极线5、9与PCB板7相连，PCB板7受控于温度传感器10实现电流的调节，从而控制有源层2的发光量，使之工作在最佳温度范围内。
所述的金刚石衬底6为导电掺杂金刚石。
所述的金刚石衬底6为热丝CVD沉积法制备而成的金刚石衬底。
所述的金刚石衬底6与PCB板7相接触的一面上设有能提高散热面积的微细结构。
所述的微细结构为连续的凹凸结构。
本发明的有益效果：
本发明采用SiC外延衬底和一种掺杂金刚石衬底材料代替传统的硅材料大大提高了散热效果，同时通过温度传感器采集LED颗粒内部的温度及时反馈到PCB板上，通过电流调节电路调节P型和N型极的电流输出，从而控制LED的发光量，降低LED颗粒的发热量，使LED颗粒工作在最佳寿命温度范围内，可提高LED颗粒的寿命20%以上。
附图说明
图1是本发明的LED颗粒内部结构示意图。 
图2是本发明的LED颗粒与传统的LED颗粒的温度时间曲线示意图。
图3是本发明的SiC衬底MOCVD生成LED的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种集成SiC衬底和金刚石膜散热的LED，它包括PCB板7，所述的PCB板7的发热面与金刚石衬底6的底面相接触，所述的金刚石衬底6可为导电掺杂金刚石，并采用热丝CVD沉积法制备而成，为了提高散热面积，可在金刚石衬底6与PCB板7相接触的一面上设有能提高散热面积的微细结构，如连续的凹凸结构。金刚石衬底6的上底面通过倒装焊层3与有源层2相连，有源层2生长在SiC外延衬底1上；控制有源层2电流的P型电极4和N型电极8安装在金刚石衬底6上并通过对应的电极线5、9与PCB板7相连，PCB板7受控于温度传感器10实现电流的调节，从而控制有源层2的发光量，使之工作在最佳温度范围内。如图1所示。
由于采用了既能导电又具有良好导热性能的金刚石衬底作为LED颗粒的载体，使得有源层的热量既能从金刚石衬底6快速传递又能通过SiC外延衬底进行传递，因此其散热性能得到了改善，同时为了控制发热量，还可通过温度传感器控制P、N电极的电流以抑制LED颗粒的整体温升，图2是本发明的LED与传统的LED的温度时间曲线图，从图2可以看出，本发明的LED的温度明显低于传统的LED，有利于延长LED的使用寿命。
图3为LED器件在SiC衬底的MOCVD的生长设计。
本发明未涉及部分如SiC外延衬底、金刚石衬底6等的实现方法，N、P型电极电流的控制、LED在SiC衬底的生长工艺等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种集成SiC基体和金刚石膜散热的LED，它包括PCB板（7），其特征是所述的PCB板（7）的发热面与金刚石衬底（6）的底面相接触，金刚石衬底（6）的上底面通过倒装焊层（3）与有源层（2）相连，有源层（2）生长在SiC外延衬底（1）上；控制有源层（2）电流的P型电极（4）和N型电极（8）安装在金刚石衬底（6）上并通过对应的电极线（5，9）与PCB板（7）相连，PCB板（7）受控于温度传感器（10）实现电流的调节，从而控制有源层（2）的发光量，使之工作在最佳温度范围内。
2.根据权利要求1所述的LED，其特征是所述的金刚石衬底（6）为导电掺杂金刚石。
3.根据权利要求1或2所述的LED，其特征是所述的金刚石衬底（6）为热丝CVD沉积法制备而成的金刚石衬底。
4.根据权利要求1所述的LED，其特征是所述的金刚石衬底（6）与PCB板（7）相接触的一面上设有能提高散热面积的微细结构。
5.根据权利要求4所述的LED，其特征是所述的微细结构为连续的凹凸结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1599062A (zh) * 2004-08-20 2005-03-23 清华大学 一种大功率半导体器件用的大面积散热结构
CN101267087A (zh) * 2007-03-14 2008-09-17 中国科学院半导体研究所 制做氮化镓基激光器倒装用热沉的方法

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