“白色石墨烯”在功率半導體器件中的散熱應用 _0

1、“白色石墨烯白色石墨烯”在功率半導體器件中的散熱應用在功率半導體器件中的散熱應用鮑婕王艷黃甘戴薇摘要以石墨烯為代表的二維材料由于其特殊結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)異性能，其導熱能力尤其出色，然而很多應用場合都需要導熱卻不導電的界面材料，二維層狀六方氮化硼（hBN）即“白色石墨烯”為該領(lǐng)域應用提供了可能。本文介紹了hBN在功率半導體器件中的散熱應用，并通過有限元模擬分析散熱效果的影響因素?！娟P(guān)鍵詞】白色石墨烯二維層狀六方氮化硼（hBN）功率半導體器件散

2、熱隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，功率半導體器件的電流等級不斷提高，系統(tǒng)長期運行會使其過熱，從而導致芯片溫度過高而損壞，這將降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給安全運行帶來嚴重隱患。因此，不論是功率半導體芯片還是封裝整體，都需要提升有效的散熱能力。二維層狀六方氮化硼（hBN）被稱為“白色石墨烯”，具有與石墨烯類似的晶格參數(shù)和結(jié)構(gòu)特征，面內(nèi)熱導率是硅的3倍，熱膨脹系數(shù)相當于硅，同時有很高的電阻率，有希望在大功率LED燈具、電池組散熱設計等需要導熱卻不導電的應

3、用場合作為絕緣散熱界面材料廣泛使用。本文采用液相剝離法制備少層hBN，通過滴涂的方式成膜，在功率半導體芯片表面形成薄薄的散熱層，通過其面內(nèi)的高熱傳導能力將芯片熱量迅速傳開，進而通過封裝結(jié)構(gòu)散發(fā)到環(huán)境中。同放置不同尺寸、不同厚度、不同材料的散熱片，對散熱效果進行仿真模擬。從仿真結(jié)果看，散熱片尺寸越大，對芯片熱點的散熱效果越好，當散熱片尺寸與芯片大小一致時，效果最佳，如圖3（a）所示。而采用同樣尺寸卻不同厚度的散熱片時，越厚散熱效果越好，如