金刚石热沉片助力芯片散热

随着现代科学与技术的发展，，，，硅材料在半导体制作上逐渐趋向物理极限，，已经无法满足一些超高规格电子产品的苛刻条件
，，特别是针对射频芯片、、功率器件在高频、、高压、、
、高功率的需求上，，，
，硅材料性能的限制尤为突出。。同时，
，，
，芯片制程的不断缩小，，关键工艺难度越来越大，，，进度越来越缓慢。
。面向高功率密度器件如芯片的高效散热领域，
，具有最高热导率的金刚石被视为是解决“热病”问题的最佳“良药”
。。。。

高集成芯片会产生大量热量，
，
，并且通常表现出不均匀的散热，
，，，导致它们达到过高的温度，
，
，
，从而降低其性能、、、、可靠性和寿命，，，，功耗不断增加带来“热死亡”问题突出。。

图1 芯片受温度影响示意图

为了保证热沉的正常工作
、、、、良好性能和使用寿命，，，，必须考虑如导热系数、、热膨胀系数、、、
、介电常数、、
、、电阻率、
、可金属化和机械可加工性等相关的物理化学性能。。作为第四代半导体材料中的佼佼者，，
，金刚石材料具有目前所知的天然物质中最高的热导率，，，且工作温度最高可达600℃以上，
，，，并具备化学性质稳定、、
、电器绝缘性好、、、介电常数小、
、热膨胀系数与器件材料的膨胀系数基本相同
、、、表面平整度高、
、、密度低等特性。。目前最具有潜力的轻质、
、高效、、、长寿命的高导热材料为碳基材料，
，主要是金刚石材料。。。。

图2比较功率半导体材料Si/SiC/GaN/Diamond，
，，构成最大六边形的紫色是金刚石的特征

有实验表明，，，，金刚石在实际应用条件下的热管理能力极佳，，，
，实验将薄膜加热器放置在硅或硅-金刚石芯片(27 × 28 mm2)的表面上，，，以模拟热源(10 × 10 mm2)
，
，，并将芯片放置在冷却板上，
，，如图3a所示。。热源和冷却装置分别在t0和t1打开。。。图3b揭示了在2 W/cm2的热源功率下，，，具有和不具有金刚石层的Si芯片的表面温度随加热时间的变化
。。值得注意的是，，
，在冷却装置打开之前和之后
，，，金刚石散热器将热点的温度降低了大约8 ℃
，
，，，该收益在更高的功率(5 W/cm2)下达到25 ℃降温效果。
。。。

图3 （a）用于评估硅-金刚石芯片散热性能的测量装置示意图，，（b）硅和硅-金刚石芯片的表面温度随测试时间曲线，，
，，（c）用红外热成像研究硅和硅-金刚石晶片的温度分布。。。。

尊龙时凯在MPCVD金刚石生长系统、、英寸级高导热金刚石制备、
、金刚石热沉片等生产领域取得突破，，，成为金刚石行业的技术革新者，，产业进步的推动者，，，金刚石技术的普及者，
，，
，是国内领先的金刚石产品供应商，，，带领我国半导体材料产业迈向下一个时代。。

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