[实用新型]硅微通道散热GaN微波功率器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波场效应晶体管和固态功率放大器领域，特别是 涉及硅微通道散热GaN微波功率器件。

背景技术

GaN材料具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定 性好等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波 器件等领域有着广泛的应用。

GaN主要生长在SiC、蓝宝石和Si衬底之上，SiC衬底上外延GaN 因其外延材料质量好、衬底热导率高在高端微波功率应用领域占据了主 流地位。

GaN微波功率器件功率密度大是其核心优势，然而在实际应用中， GaN微波功率器件的直流功率转换效率为50％左右，会有大量直流功率 转换为热能，需要及时耗散出去。

众所周知，目前GaN器件所用材料均是采用异质外延生长的方式， 此种方式生长出的外延材料晶体质量存在较多缺陷，使GaN微波功率器 件存在较大的鲁棒性隐患。GaN微波功率器件在工作时产生的热能如果 不能及时耗散出去，将会导致结温快速上升，降低器件性能和工作寿命， 严重时可直接导致器件烧毁。

GaN器件热管理主要从以下两个维度考虑：一、减小散热路径上的 热阻，使热量可以快速输运；二、在热界面处采用相关散热技术，及时 抽走热量。目前最常用的冷板、风冷、液冷等固态功率放大器领域的常 规散热技术均是从第二个角度出发所采用的散热方式，也是当下GaN微 波功率器件实际应用时的常规方法。该常规方法主要有以下不足之处：

1.该方法立足于在最终的散热界面及时抽离热量，无法改变散热路 径的总热阻，一旦散热路径上热阻过大，此种散热方式将会收效甚微。

2.该方法采用的散热方式往往具有较大的体积和重量、限制了电子 系统的小型化设计。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种硅微通道散热GaN微波 功率器件，缩短器件散热总路径，减小器件总热阻，提升器件的散热能 力。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一 种硅微通道散热GaN微波功率器件，包括GaN微波功率器件本体、Si微 通道散热器和焊料层，所述Si微通道散热器底部开设有多个微通道， 所述GaN微波功率器件本体通过所述焊料层与所述Si微通道散热器远 离微通道的表面粘接。

特别的，所述微通道的形状为矩形、三角形或圆形。

特别的，所述Si微通道散热器还包括盖板，所述盖板位于散热器 底部且密闭所述多个微通道。

特别的，所述Si微通道散热器与所述GaN微波功率器件本体的粘 接表面的尺寸大小相同。

特别的，所述GaN微波功率器件本体具有SiC衬底，所述SiC衬底 通过所述焊料层与所述Si微通道散热器远离所述微通道的表面粘接。

本实用新型的有益效果是：1)在GaN微波功率器件衬底之下立即 引入微通道散热结构，缩短散热路径、减小总热阻；2)散热结构更加 小型化、轻量化，微通道热交换效率更高，可省却后续应用时构建复杂 的散热系统，节省成本；3)Si微通道散热器可以做到很小的尺寸，与 GaN微波功率器件相匹配；4)有效提升GaN功率器件的性能，可靠度 与寿命，有助于GaN微波功率器件的应用推广。

附图说明

图1是本实用新型实施例硅微通道散热GaN微波功率器件的结构示 意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的 技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新 型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，一种硅微通道散热GaN微波功率器件，包括GaN微波功 率器件本体1、Si微通道散热器2和焊料层3；所述Si微通道散热器2 底部开设有多个微通道21，所述焊料层为AuSn金属层；所述GaN微波 功率器件本体通过所述AuSn金属层与所述Si微通道散热器2远离微通 道21的表面粘接。

在本实施例中，所述微通道形状为矩形，当然，根据实际情况，所 述微通道形状亦可设置为三角形或圆形。

所述Si微通道散热器2还包括盖板22，所述盖板位于散热器底部 且密闭所述多个微通道21。