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高效散热,金刚石热沉片特性与实际效能

时间:2024-06-30浏览次数:699

电子器件向高功率密度、集成化、微型化方向发展,必然会面临更严峻的散热挑战。据统计,由热量集中引起的电子元器件故障占总故障率的55%。而目前常用的热沉材料:陶瓷材料,如氮化铝、氧化铍、氧化铝;金属材料,如铝、铜等;复合材料,如铝碳化硅等,皆因各种问题都无法解决当前的散热难题。

 

金刚石在室温下具有最高的热导率,是铜、银的5倍,又是良好的绝缘体,因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。采用金刚石热沉片作为热沉材料,具有不可替代的优势:

1. 极高热导率:金刚石的热导率高达2000 W/(m·K),远超铜(约400 W/(m·K)),提供卓越的热量传导能力。

2. 低热膨胀系数:与硅等半导体材料相匹配,减少热应力,提高器件的可靠性。

3. 化学稳定性:耐腐蚀,适合在恶劣环境中使用。

4. 高硬度与耐磨性:确保长期稳定的机械性能。

5. 电绝缘性:作为优秀的电绝缘体,减少热电偶效应,提高系统稳定性。

 

金刚石热沉片的卓越特性已经得到了实验数据的有力证明,它在多个关键领域中展现出了巨大的应用潜力。在实际运用中,使用金刚石热沉片的半导体激光器,其工作温度比使用传统材料降低了约25°C,同时输出功率提升了15%;在IGBT模块中,金刚石热沉片的应用降低了热界面电阻,数据显示,系统寿命增加了30%;在卫星电子设备中,金刚石热沉片的使用减少了30%的散热面积需求,同时保证了设备在太空极端温度下的稳定运行;:在高功率粒子加速器中,金刚石热沉片的使用降低了热失控事件的发生,提高了实验的连续运行时间。

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化合积电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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