金刚石热沉片：微通道热沉解决高热流密度器件散热难题

金刚石具备极高的热导率特性，在高功率电子设备散热领域有着广阔的应用前景。金刚石微通道热沉采用了热导率高达2kw/(m·K)的金刚石膜材料，通过设计高效微通道的结构形式，采用直接与功率芯片封焊和热护展的架构体系，可满足热流密度大于1kW/cm功率组件的散热需求。从雷达微波功率组件的金刚石热沉的制备，到半导体激光器的金刚石热沉片，到新能源汽车、光伏等领域，凯发k8国际将全力推动金刚石热沉片等散热器件的制备，加速推动我国高功率电子器件的发展。

随着雷达体制和技术不断朝着“极大极小两极化”方向发展，构成雷达系统基础的功能模块，如T/R等微波功率组件，呈现出多功能､高集成､大热流密度的发展趋势。然而，目前功率组件散热技术在架构体系及工艺实现方面，仍局限在400W/cm2之内，高效散热技术发展越来越跟不上雷达系统的发展速度，已成为技术瓶颈。金刚石带隙宽、热导率高、击穿场强高、载流子迁移率高、耐高温、抗酸碱、抗腐蚀、抗辐照，优越的性能使其在高功率、高频、高温领域等方面发挥重要作用。研究表明，优化飞秒激光加工金刚石具有较好的“冷”加工效果，可满足雷达超高热流密度组件金刚石热沉微通道的要求。

利用优化飞秒激光参数加工的金刚石微槽表面与截面形貌

半导体激光器的热特性是局部热流密度超高，即发热面积小，因此将集中的热扩散到整个微通道热沉时有较大的扩散热阻，金刚石的热导率数倍于无氧铜，是一种理想的散热材料，通过金刚石热沉片将芯片产生的热量扩展到热沉上的较大面积上，再传递到流体中这样可以有效地降低整体热阻。实验计算结果表明金刚石热沉片在这类问题上降低温度效果明显。

具体方法为将金刚石热沉片安装到做通道热沉上表面，半导体激光芯片安装在热沉片上，结构如图所示：

        半导体激光器微通道热沉结构（局部图）

凯发k8国际（厦门）半导体科技有限公司成立于2020年，是一家专注于第三代（宽禁带）半导体衬底材料和器件研发、生产和销售的高科技企业，致力于成为全球领先的宽禁带半导体材料和器件公司，核心产品是晶圆级金刚石热沉片、金刚石基氮化镓外延片、氮化铝薄膜和压电材料等。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，晶圆级金刚石生长面表面粗糙度Ra＜1nm，金刚石热沉片的热导率达1000-2000W/m.K，技术指标达到世界领先的水平。

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。