Entwurf, Simulation und Integration von Heatspreadern
Heatspreader (Wärmespreizer) werden in der Mikroelektronik verwendet, um Verlustwärme möglichst gut zu verteilen und so den thermischen Widerstand zu minimieren. Heatspreader müssen die Wärme auf einer größeren Fläche verteilen (spreizen), daher eignen sich Materialen mit einer guten Wärmeleitfähigkeit besonders gut, z.B. Kupfer, Aluminium, Silizium oder (künstlicher) Diamant. Es muss aber immer auch die Wärmedehnung (Coefficient of Thermal Expansion, CTE) mit betrachtet werden, die möglichst gut an die Komponente (Chip, Halbleiter) angepasst sein sollte. Ein Kompromiss ist dann ein Heatspreader aus Verbundmaterialien wie z.B. Cu/W mit einem abgepassten CTE, aber dafür weniger guter thermischer Leitfähigkeit. Grundsätzlich ist ein Heatspreader nichts anderes als ein Substrat unter einem Halbleiter, z.B. Laser, LED, Transistor.
Am Fraunhofer IZM finden Heatspreader Verwendung in Form von:
- Cu/W oder Cu/Mo für die Optoelektronik (Laser) und HF-Technik. Die IZM-Expertise besteht in der Verbindungstechnik der Halbleiter-Bauelemente zu den Wärmespreizern
- Si im Wafer-Level / 3D-Packaging
- Als Cu-Lagen im Panel-Level Packaging (z. B. niederinduktive Packages)
- In der Leistungselektronik
- LED Packaging
- In Lead-Frame-basierten Packages
- Bei der Auslegung von Electronic Packages.