热沉片是电子器件领域的被动散热元件,,,主要用作热量吸收器、、、、散热器,,,,通常为金属铜/铝、、碳化硅铝、、、金刚石等材料组成,,,将其直接贴近发热表面,,通过热交换将热量传递至空气、、、、冷却液或附加散热器中。。而金刚石材料具有超高热导率、、高电阻率、、、低介电常数等特点,,,,被视为最有发展前途的宽禁带半导体材料之一。。
基于两者,,,,金刚石热沉片作为以金刚石为核心的高导热散热材料,,,,具备高导热、、、、热膨胀系数匹配半导体芯片、、绝缘/介电性能优异等多种优越性能,,在宽禁带半导体功率模块应用方面正展现全新活力。。。
宽禁带半导体功率模块的应用方案
(1) 新能源汽车SiC功率模块
随着电机功率密度提升,,IGBT/SiC功率模块的热流密度已突破 500W/cm²。。。。通过将金刚石热沉片直接键合在 SiC 功率模块背面,,,,形成“芯片—金刚石—散热器”的直通路径,,可在模块内部直接导出汽车热点热量,,,将结温降低 20–35℃。。同时,,,,该方法还可以有效抑制器件因过热导致的降额和失控,,大大提高新能源汽车功率密度和安全性。。。。

拟议SiC功率模块的铜-金刚石复合嵌入式基板(a)实物图像(b)X射线图像(c)CDC的扫描电子显微镜图像

(左)使用金刚石/Cu复合材料的功率器件的模拟温度分布;(右)使用常规Cu散热器的功率器件的模拟温度分布

(对于不同散热材料,,,功率器件的结温随时间的变化)
(2) 工业变频器模块
工业电机驱动与变频系统中,,,金刚石热沉片已成为解决高功率密度散热瓶颈的首选方案。。。
在轨道交通和高功率电机驱动领域,,,,金刚石热沉片同样是凭借其高热导率来提高 IGBT 模块的可靠性和一致性,,,以确保设备在高负载下长期稳定运行,,,提高整体效能。。。。
