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散热领域的六边形战士:金刚石热沉片!

发表时间:2022-05-06 09:41作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

金刚石具有任何材料中最高的热导率,这使其成为电子设备中热管理的绝佳选择。一旦制造了半导体器件,就必须将芯片封装并内置到电气系统或电子产品中。金刚石材料的优异热性能,具有最高的导热率和低的热膨胀系数,可用于电力电子的热管理。


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典型的CVD金刚石散热封装几何形状


金刚石热沉片的高导热率和高介电强度的结合对于大功率激光二极管阵列,RF模块和大功率晶体管而言非常有价值。氧化铍(BeO)衬底由于其高导热率和介电强度的组合而被用于某些电子封装应用中。金刚石热沉片取代了有毒的BeO,同时提供了更好的散热性能。


由金刚石热沉片制成的电子散热器和封装基板在散热方面非常出色,同时还使微电子器件与其他设备和电路组件电绝缘。高效的散热可延长这些电子设备的使用寿命,同时,可防止硅和其他半导体材料过热。


在开发用于高电子迁移率晶体管(HEMT)(用于HEMT应用的金刚石氮化镓衬底)的实验中,金刚石氮化镓(GaN)和碳化硅氮化镓(SiC)的热导率测量表明:与SiC相比,金刚石可以将热阻(°C / W)降低多达58%,并且功率密度高三倍。结果,GaN-on-Diamond场效应晶体管的功率密度可以提高三倍。GaN金刚石晶片将是蜂窝基站和军事通信应用中部署的高功率GaN晶体管的理想平台。


化合积电提供各种具有不同热导率的化学气相沉积(CVD)金刚石热沉片。公司具备MPCVD设备设计能力,国内首家掌握MPCVD制备高质量金刚石的核心工艺并实现量产,并且独创基于等离子体辅助抛光的金刚石原子级表面高效精密加工方法,全球首家将金刚石热沉片表面粗糙度从数十微米级别降低至1nm以下,达到半导体级应用标准。采用金刚石热沉的大功率半导体激光器已经用于光通信,在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等领域也都有应用。


基于晶圆级的金刚石产品能力,公司开发出了金刚石基氮化镓外延片,主要应用在射频(卫星、5G基站)与高功率器件(光伏、风力发电、新能源车、储能)等对热管理需求高的领域,作为碳化硅基氮化镓材料的补充。


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