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金刚石热沉片:散热新选择,性能新高度

时间:2024-06-07浏览次数:71

电子设备处于微型化的同时其功率却在不断增长,由此所产生的散热问题成为微电子封装技术的关键问题。面对传统封装材料的各种限制,发展起来越来越多的新型散热材料,金刚石具有优异的力学,光学,电学,声学和化学性质,使其在高功率光电器件散热的优势明显优于其他材料。目前金刚石热沉片在光通讯、芯片散热、新能源汽车、大功率器件等领域已经展现出来卓越的散热能力,为功率器件朝集成、高频化发展提供新的散热思路。

 

金刚石热导率可达到2000W/(m.K),是铜热导率的3-5倍,氮化铝热导率的6倍,氧化铍热导率的7倍多,可以传递电子器件产生的热量,金刚石具有高电阻率,是典型的绝缘体。因此,金刚石是最理想的热沉材料。

 

大功率电子器件:金刚石热沉片可有效解决散热问题,并可在相同尺寸下提升功率器件的性能。金刚石热沉片的尺寸不再局限为单个器件或小型阵列,阵列尺寸可扩展至几厘米。被广泛应用于各种器件之中。当用于相控阵芯片时,可显著提高系统的可靠性并减小系统的尺寸和成本;用于固态功率放大器时,可显著减小器件的尺寸、成本和质量并提升效率;用于宽带通信时,可在减小芯片尺寸成本的同时提升可靠性等。

 

芯片散热:金刚石热沉的另一更加诱人的应用前景是用于正在发展之中的多芯片组装技术,这一技术的目标是把许多超大规模集成电路芯片以三维的方式紧密排列结合成为超小型的超高性能器件,而这些芯片的散热则是该技术的关键,金刚石热沉片是解决这一技术难题最理想的材料。

 

光通讯:大面积高热导CVD金刚石膜的出现使其在高功率激光二极管阵列(LDA)和其它微电子和光电子器件的热管理应用成为可能。

 

军事航天:化合积电使用直接键合的方式,制备出GaN-diamond 异质键合结构,其界面热导已与外延生长法制备的水平相当。氮化镓GaN正在加速探索航天领域的应用,而氮化镓和金刚石结合,将实现性能上跨越式的大飞跃。

 

新能源汽车:与碳化硅的200°C(392°F)上限不同,金刚石可以在500°C以上工作。在军事航空应用中面临的许多类似挑战(如高温)也适用于汽车行业,在汽车行业,必须降低发动机的总体热损耗。

 

5G基站:目前一个5G室外基站单租户平均功耗在3.8KW左右,是4G基站的3倍以上,电费成本一项或许将透支运营商的所有利润。5G市场放量在即,金刚石作为5G基站热管理材料,通过充分发挥金刚石优秀的散热性能,将大大节约用电,真正实现绿色、环保、低碳。

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化合积电致力于金刚石材料研发生产,拥有先进的金刚石制备和加工工艺,为客户提供全面的金刚石散热解决方案,助力功率器件性能提升。其核心产品包括金刚石热沉片、晶圆级金刚石、金刚石窗口片、金刚石异质集成复合衬底等,目前在大功率激光器、新能源汽车、光通讯、雷达、军事航天等领域均有应用。


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