大功率半导体器件中的导热材料选择

大功率半导体器件散热底座（法兰）材料的选择取决于是否符合这些材料必须具备的主要参数：

•整个工作温度范围内的最大导热系数（图1）；

•与壳体基础材料(Kovar、CU、Al)的工艺兼容性；在这方面，需要考虑的主要因素包括：（BeO，AlN等）和CHI-POS材料（Si，GaAs，GaN，InP，SiC等）

•热膨胀系数(CTR)，尽可能接近外壳和芯片的主要材料（图1）；

•良好的机械性能，无论是在外壳制造过程中，还是在芯片组装和随后的使用过程中，都不会使底座变形；

•低表面粗糙度，小于0.6微米；

•可接受的费用。应用于制造电力和微波电子仪器外壳和芯片的主要材料的导热系数和热膨胀系数。可以看出，主要材料的热膨胀系数在4~8ppm/K范围内。铜Cu作为低功率IC外壳最常见的材料，具有足够的导热系数，但KTP相当高。

图1 不同材料的热导性能和膨胀系数

目前，WCU和MoCu作为整流二极管和激光二极管、微波晶体管和功率放大器以及大功率功率模块和OPTO-电子设备外壳的热传导基材的广泛使用就是原因。

壳体和芯片主要材料的CTR兼容性要求导致WCU和MoCu合金中W和Mo的含量与Cu的含量相比有所增加。图2显示了WCu和MoCu的参数，取决于其中W和Mo的含量。通过改变W的含量，可以使热膨胀系数接近所用的主要材料——硅、AlN和金属（Kovar等）。通过改变MoCu合金中Mo的含量可以获得相同的PE-结果，但由于MoCu的重量更轻，在其特别重要的领域，特别是在航空和航天领域具有优势。良好的机械强度使W和Mo允许在制造外壳和组装芯片时最小化基座变形，WCu和MoCu合金的制备和加工技术早已建立和优化。