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金刚石热沉片——功率真空电子器件的高导热封装材料

时间:2023-05-24浏览次数:663

功率电子器件的设计,最主要包括电参数设计、结构设计和热耗散设计。热耗散的指标已是器件质量和高可靠的重要内容。迄今,真空电子器件的发展方向仍然是大功率、超高频。频率有至毫米波、亚毫米波,功率有达千瓦级、兆瓦级,这就是体积变小,功率变大,因而必须有大量的比热量要耗散掉。据报道,当芯片发热量在3W以上时,像Al₂O₃那样一般基板材料的散热性能很难满足要求。


不同功率电子器件对封接、封装材料的性能要求是不一样的,对于功率真空电子器件用输出窗,其封装材料基本性能要求如下:


①低的损耗角正切值;

②低的二次电子发射系数;

③低的介电常数;

④高的介电强度;

⑤高的热导率系数;

⑥高的机械强度;

⑦适当的热膨胀系数;

⑧易于金属化和封接。


一般常见的高热导率的材料有金刚石、BeO、SiC、AlN、Si3N4和CVD-BN等,其性能如下表:


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金刚石具有高热导率、高硬度、高熔点、高绝缘性、低介质损耗、化学稳定性、耐酸碱腐蚀性等特性。金刚石在真空电子器件上的应用主要是指化学气相沉积(CVD)金刚石膜,该材料的优点是介质损耗很低,且热导率很高,是毫米波行波管特别是3mm行波管输出窗的首选材料,PV=1015~1016Ω·cm ,电阻率很大。据报道,在140GHz阶 梯 调谐高功率回旋管中,用于真空隔离的布儒斯特角金刚石输出窗取得了成功。该结构输出窗可确保回旋管工作不同频率时不会产生射频功率反射,表明CVD金刚石具有非常好的材料特性。


化合积电致力于宽禁带半导体材料的研发、生产和销售,为真空电子器件提供金刚石热管理解决方案。化合积电多晶金刚石热沉片热导率高达1000-2200W/(m.k),晶圆级金刚石表面粗糙度Ra<1nm,达到世界领先水平。丰富多样的产品,满足客户多样化需求,此外金属化镀膜、激光切割等定制服务,让客户无后顾之忧。

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