金刚石热沉片在宽禁带半导体功率模块中的应用技术方案

热沉片是电子器件领域的被动散热元件，主要承担热量吸收与传导功能，通常由金属铜 / 铝、碳化硅铝、金刚石等材料制备，直接贴合于发热表面，通过热交换将热量传导至空气、冷却液或外接散热器中。金刚石材料兼具超高热导率、高电阻率、低介电常数等特性，被业界视为最具发展潜力的宽禁带半导体材料之一。

基于上述特性，金刚石热沉片作为以金刚石为核心的高导热散热材料，兼具高导热性、热膨胀系数与半导体芯片匹配、绝缘与介电性能优异等多重优势，在宽禁带半导体功率模块应用领域正展现出全新的技术活力。

宽禁带半导体功率模块典型应用方案

（1）新能源汽车 SiC 功率模块

随着电机功率密度持续提升，IGBT/SiC 功率模块的热流密度已突破 500 W/cm²。通过将金刚石热沉片直接键合于 SiC 功率模块背面，构建 "芯片 — 金刚石 — 散热器" 的直连热传导路径，可在模块内部直接导出汽车热点区域热量，实现结温降低 20–35℃。同时，该方案可有效抑制器件因过热引发的降额与失控问题，显著提升新能源汽车功率密度与运行安全性。

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

图注：（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

图注：不同散热材料条件下，功率器件结温随时间变化曲线

（2）工业变频器模块

在工业电机驱动与变频系统领域，金刚石热沉片已成为破解高功率密度散热瓶颈的优选技术方案。

在轨道交通与高功率电机驱动领域，金刚石热沉片同样依托其高热导率特性，提升 IGBT 模块的运行可靠性与性能一致性，保障设备在高负载工况下长期稳定运行，提高系统整体效能。