圖為測試樣本，包含一個測試芯片，一個金剛石導熱層和一個微冷卻系統(tǒng)
研究意義
高功率電子組件的熱效應是非常嚴重的，尤其是將多組件集成為單一半導體芯片后，芯片熱效應現(xiàn)象將變成一個更為嚴重的問題。電子元件的熱效應不僅會浪費能源，還會使芯片的工作穩(wěn)定性大大降低，安全隱患也大大增加。因此，解決芯片的熱效應問題是非常必要的。
氮化鎵可承受高電壓，有更高的功率容量和更大的帶寬，因此在半導體行業(yè)里應用甚廣。但在氮化鎵芯片中，熱量很容易集中在小的區(qū)域，形成多個高熱點，這使熱效應問題更加嚴重。因此在氮化鎵器件中，熱管理問題亟待解決。
散熱原理
新加坡A*STAR微電子研究所的研究人員創(chuàng)建了多個包含8個微小測試點的熱測試芯片，每個測試點直徑約0.3～0.45mm，各測試點將模擬實際設備產生熱量。他們將測試芯片與利用化學氣相沉積技術制造的高質量金剛石導熱層結合，并利用熱壓合工藝將它們連接到一起，再將該結合體與一個微冷卻系統(tǒng)連接，最終通過金剛石導熱層與微冷卻系統(tǒng)共同作用達到消除熱效應的目的。其中，微冷卻系統(tǒng)由一系列微米寬的通道和一個微射流陣列裝置組成。
模擬結果
模擬結果顯示，通過增加金剛石導熱層厚度可進一步提高散熱性能，并且，氮化鎵芯片和金剛石導熱片之間良好的粘接質量是獲得最佳散熱性能的關鍵因素之一。
實驗驗證
Han及其團隊利用100～200微米厚度的測試芯片驗證他們的結論，并使測試芯片負載10～120W的熱功率，他們意圖利用金剛石導熱層及冷卻系統(tǒng)共同作用以保障測試芯片溫度不高于160攝氏度。
他們做了一組對比實驗。對比使用金剛石導熱層的測試芯片、使用銅導熱層的測試芯片及不使用任何導熱層的測試芯片的表面溫度以驗證他們的結論。對比實驗結果表明，使用金剛石導熱層的測試芯片比使用銅導熱層的測試芯片溫度低27.3%，比沒有使用任何導熱層的測試芯片溫度低40%，充分證明了金剛石導熱層在其中所起的作用。
下一步工作
Han表示：“我們下一步打算開發(fā)一種擁有更均勻冷卻能力的新型微流體冷卻器，并通過與高導熱系數(shù)的金剛石導熱層相結合，實現(xiàn)性能更為卓越的熱管理。”
