“白色石墨烯”在功率半導(dǎo)體器件中的散熱應(yīng)用 _0

1、“白色石墨烯白色石墨烯”在功率半導(dǎo)體器件中的散熱應(yīng)用在功率半導(dǎo)體器件中的散熱應(yīng)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(dǎo)熱能力尤其出色，然而很多應(yīng)用場(chǎng)合都需要導(dǎo)熱卻不導(dǎo)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(yīng)用提供了可能。本文介紹了hBN在功率半導(dǎo)體器件中的散熱應(yīng)用，并通過(guò)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(dǎo)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(dǎo)體器件的電流等級(jí)不斷提高，系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)使其過(guò)熱，從而導(dǎo)致芯片溫度過(guò)高而損壞，這將降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重隱患。因此，不論是功率半導(dǎo)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(chēng)為“白色石墨烯”，具有與石墨烯類(lèi)似的晶格參數(shù)和結(jié)構(gòu)特征，面內(nèi)熱導(dǎo)率是硅的3倍，熱膨脹系數(shù)相當(dāng)于硅，同時(shí)有很高的電阻率，有希望在大功率LED燈具、電池組散熱設(shè)計(jì)等需要導(dǎo)熱卻不導(dǎo)電的應(yīng)

3、用場(chǎng)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(guò)滴涂的方式成膜，在功率半導(dǎo)體芯片表面形成薄薄的散熱層，通過(guò)其面內(nèi)的高熱傳導(dǎo)能力將芯片熱量迅速傳開(kāi)，進(jìn)而通過(guò)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(duì)散熱效果進(jìn)行仿真模擬。從仿真結(jié)果看，散熱片尺寸越大，對(duì)芯片熱點(diǎn)的散熱效果越好，當(dāng)散熱片尺寸與芯片大小一致時(shí)，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(shí)，越厚散熱效果越好，如