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    超强散热:金刚石热沉片用于高功率封装

    时间:2024-06-11浏览次数:884

    第三代半导体(如GaN和SiC)的发展推动了功率器件不断向大功率、、、小型化、、集成化和多功能方向前进。。。随着集成度的提高和体积的缩小,,单位体积内的功耗不断增加,,,,导致热量增加和温度急剧上升。。。因此,,,散热已成为阻碍大功率电子器件发展的瓶颈问题。。。。

     

    在大功率元件和系统的散热基板方面,,,需要与之配套的热管理材料具备导热性能、、、、与半导体芯片材料(Si或GaAs)相匹配的热膨胀系数、、、、足够的刚度和强度,,以及更低的成本。。

     

    金刚石是自然界中热导率最高的材料之一,,,,热导率在1000到2200 W/(m.K)之间,,是其它陶瓷基板材料的几十甚至上百倍,,,具有优良的热学、、、光学、、、、半导体特性,,,金刚石的膨胀系数也相对较低,,,大约是1.1×10-6/℃,,作为封装材料展现出优异的性能。。。

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     早在六十年代,,就已经开始尝试使用金刚石作为散热材料。。。。金刚石是一种具有极高导热性能和硬度的材料,,常被用于高功率密度、、、高频率电子器件的散热。。。金刚石用作热沉材料主要有两种形式,,,即金刚石薄膜和将金刚石与铜、、、、铝等金属复合。。

     

    金刚石与铜都具有高的热导率(铜的热导率为397W/(m·K)),,,且晶格常数相近,,但二者也存在一些问题,,,例如热膨胀系数相差很大,,,,结合力不好(铜与碳相互不浸润,,,铜不熔于金刚石)等。。在制作过程中,,,通过借助中间层(如Ti-Pt-Au、、、、Ti、、Mo及Ta等)解决了结合力问题。。

     

    制作金刚石封装基板的工艺流程如下:先将金刚石表面清洗干净后烘干,,,再在其表面先用磁控溅射镀膜一层金属钛,,,,再镀膜一层金属铜,,以保证金刚石基板与金属的结合力。。。然后,,,,经过线路曝光、、显影、、电镀、、、蚀刻等步骤,,形成电路图形。。。。在此过程中,,还需要克服加工过程中金刚石高硬度的负面影响,,,以确保保障金刚石封装基板的性能。。

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    尊龙时凯致力于金刚石材料生产研发,,掌握成熟的大功率器件散热解决方案,,并提供金属化、、、图形化、、、打孔等服务,,,,现有核心产品晶圆级金刚石、、、、金刚石热沉片、、、金刚石窗口片、、、、金刚石异质集成复合衬底等。。其中,,,金刚石生长面表面粗糙度 Ra < 1 nm,,,金刚石热沉片热导率1000-2000W/(m.K),,在大功率激光器、、、、LED、、、、新能源汽车IGBT、、、、医疗器械等领域均有应用。。。。

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