鲍婕 王艳 黄甘 戴薇

摘 要 以石墨烯为代表的二维材料由于其特殊結构具有很多优异性能，其导热能力尤其出色，然而很多应用场合都需要导热却不导电的界面材料，二维层状六方氮化硼（h-BN）即“白色石墨烯”为该领域应用提供了可能。本文介绍了h-BN在功率半导体器件中的散热应用，并通过有限元模拟分析散热效果的影响因素。

【关键词】白色石墨烯 二维层状六方氮化硼（h-BN） 功率半导体器件 散热

随着现代电力电子技术的发展，功率半导体器件的电流等级不断提高，系统长期运行会使其过热，从而导致芯片温度过高而损坏，这将降低系统的稳定性，给安全运行带来严重隐患。因此，不论是功率半导体芯片还是封装整体，都需要提升有效的散热能力。二维层状六方氮化硼（h-BN）被称为“白色石墨烯”，具有与石墨烯类似的晶格参数和结构特征，面内热导率是硅的3倍，热膨胀系数相当于硅，同时有很高的电阻率，有希望在大功率LED灯具、电池组散热设计等需要导热却不导电的应用场合作为绝缘散热界面材料广泛使用。

本文采用液相剥离法制备少层h-BN，通过滴涂的方式成膜，在功率半导体芯片表面形成薄薄的散热层，通过其面内的高热传导能力将芯片热量迅速传开，进而通过封装结构散发到环境中。同时，采用有限元方法仿真建模，分析散热效果的影响因素。

1 少层h-BN的制备

h-BN最常用的制备方法有机械剥离法、液相剥离法和化学气相沉积（CVD）法。其中液相剥离法能够制备大量层状h-BN，用时短、简单，对环境条件不敏感。……