一种新型封装材料的热耗散能力分析与验证

摘要

随着器件功率密度的不断提升,散热问题已成为微电子器件封装失效的主要原因之一。金刚石/铜(CuC)复合材料具有较高的热导率,可作为新一代散热材料应用于高功率密度器件的封装中。本文采用有限元分析(FEA)的方法对比了一款功耗为70 W的Ga N器件在应用不同热沉材料封装后的芯片结温和结-壳热阻,采用红外热成像仪测试了该款器件在使用新型金刚石/铜材料和常规的多层复合材料铜-钼铜-铜(Cu-Mo Cu-Cu,CPC)作为热沉后的结-壳热阻。结果表明,相比其他热沉材料,CuC可以大幅度降低芯片结温,在器件正常工作的条件下,采用CuC热沉材料的芯片热阻较采用CPC热沉材料的芯片热阻低19.74%,CuC热沉的热耗散能力高达4 464 W/cm^2。