中國粉體網(wǎng)訊  近期，金剛石領軍企業(yè)元素六（Element Six）宣布推出了一種應用于半導體器件散熱的銅-金剛石復合材料，為半導體器件的散熱問題提供了全新的解決方案。

銅-金剛石復合材料（樣品） 圖源：元素六官網(wǎng)

Element Six此次發(fā)布的銅-金剛石復合材料結合了兩種在散熱領域表現(xiàn)卓越的材料：一種是廣泛應用于半導體器件散熱的銅，另一種是導熱性能極為出色的金剛石。該材料由獨特的制造工藝形成，其導熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)介于銅和金剛石之間，尺寸從幾毫米到幾厘米不等，是一系列高功率密度半導體器件應用的理想散熱器選擇。

散熱器中金剛石微粒的分布

元素六首席技術官Daniel Twitchen表示：“通過金剛石基復合材料無與倫比的導熱性和耐用性，我們正在開啟高性能設備的新時代，不僅解決了當今的挑戰(zhàn)，還為未來的進步奠定了基礎。”

技術背景

新技術時代下，電子信息制造業(yè)已迅猛發(fā)展成為我國重要的經(jīng)濟支柱，國家科技發(fā)展綱要把高端芯片和極大規(guī)模集成電路制造業(yè)列為重大專項。現(xiàn)階段，為了追求更快的運算速度和更復雜的功能，電子器件集成度越來越高，特征尺寸越來小，這樣將導致功率密度大幅提高，單位面積散熱量迅速增加。如何將產(chǎn)生的大量熱量轉(zhuǎn)移出去，已成為電子器件安全、穩(wěn)定、高效工作的關鍵。

由于銅和金剛石具有優(yōu)異的導熱性能和較低的熱膨脹性，金剛石顆粒分散在銅基體中構成的復合材料具有較高的熱導率、合適的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)異的力學性能等優(yōu)點，因此在高性能散熱材料領域具有廣闊的應用前景。

技術優(yōu)勢

1）減少熱管理瓶頸

2）提高設備封裝的熱性能、可靠性以及輸出功率

3）在熱循環(huán)測試后保持性能和結構的完整性

4）熱導率（TC）和熱膨脹系數(shù)（CTE）可以通過改變銅-金剛石成分來調(diào)節(jié)

技術應用

1）高性能計算（HPC）/AI芯片

隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術的快速發(fā)展，高性能計算芯片的需求日益增加。銅-金剛石復合材料的高導熱性能使其成為這些芯片理想的散熱材料。

2）射頻功率放大器

射頻功率放大器在無線通信、雷達等領域具有廣泛的應用。由于其工作頻率高、功率大，因此散熱問題尤為突出。銅-金剛石復合材料能夠有效解決這一問題，提高射頻功率放大器的性能和可靠性。

3）電源轉(zhuǎn)換器

電源轉(zhuǎn)換器在電力電子系統(tǒng)中扮演著重要的角色。其散熱性能的好壞直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。銅-金剛石復合材料的應用將有助于提高電源轉(zhuǎn)換器的散熱性能，從而提高整個系統(tǒng)的性能。

4）高功率半導體激光器

高功率半導體激光器在醫(yī)療、科研、工業(yè)等領域具有廣泛的應用。其散熱問題一直是制約其性能提升的關鍵因素之一。銅-金剛石復合材料的應用將有望解決這一問題，推動高功率半導體激光器的發(fā)展。

參考來源：

1.元素六官網(wǎng)，中國超硬材料網(wǎng)

2.王魯華. 銅／金剛石復合材料的界面結構與導熱性能.北京科技大學

3.王子揚等. 界面導熱對銅/金剛石復合材料熱導率的影響分析.工程熱物理學報

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）

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