氮化镓管芯封装技术

需求的背景和应用场景

在信息通信行业，氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料，因其高功率密度、高效率及优异的热稳定性，被广泛应用于5G基站、卫星通信、雷达系统等高频高压领域。然而，随着器件功率的不断提升，封装过程中产生的热应力和变形问题日益凸显，成为制约GaN器件可靠性和性能进一步提升的关键因素。特别是外壳的热应力和变形，不仅影响器件的长期稳定运行，还可能导致热阻增加，降低散热效率，进而缩短器件寿命。此外，不同热沉材料与陶瓷和芯片之间的应力匹配性能差异，也是导致热阻升高的重要原因。因此，研发一种低热阻的氮化镓管芯封装技术，以解决当前存在的热管理难题，对于提升信息通信设备的整体性能和可靠性具有重要意义。

要解决的关键技术问题

针对上述背景，本技术需求旨在解决以下几个关键技术问题：

1. 热应力和变形控制：研究如何通过优化封装结构和材料选择，有效控制和降低外壳在封装过程中的热应力和变形，确保器件的机械稳定性和热稳定性。
2. 热沉材料优化：深入探索不同热沉材料的配比及结构对热阻的影响，特别是开展如金刚石等新型高热导率热沉材料的研究，以研制出具有更低热阻的GaN器件封装。这要求对新材料的热导率、热膨胀系数等关键参数进行精确测量和评估，确保其与陶瓷和芯片之间的良好应力匹配。
3. 封装工艺创新：基于优化的热沉材料和结构设计，开发新型封装工艺，确保在实现低热阻的同时，保持封装的高可靠性和可制造性。具体目标包括实现封装热沉热导率≥200W/m.K，显著降低器件的热阻，提升散热效率。

效果要求

本技术需求的实施将带来以下显著效果：

• 提升器件可靠性：通过优化封装结构和材料，有效控制热应力和变形，显著提高GaN器件的长期稳定运行能力。
• 降低热阻：研制出的新型低热阻封装技术，将实现封装热沉热导率≥200W/m.K，大幅降低器件的热阻，提升散热效率，延长器件寿命。
• 增强竞争优势：掌握核心封装技术，提升企业在信息通信领域的竞争力，为5G、卫星通信等高频高压应用提供高性能、高可靠性的GaN器件解决方案。
• 推动技术创新：通过探索新型热沉材料和封装工艺，推动半导体封装技术的创新发展，为行业技术进步贡献力量。