中國粉體網(wǎng)訊 近期，金剛石領(lǐng)軍企業(yè)元素六（Element Six）宣布推出了一種應(yīng)用于半導(dǎo)體器件散熱的銅-金剛石復(fù)合材料，為半導(dǎo)體器件的散熱問題提供了全新的解決方案。
銅-金剛石復(fù)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(fù)合材料結(jié)合了兩種在散熱領(lǐng)域表現(xiàn)卓越的材料：一種是廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件散熱的銅，另一種是導(dǎo)熱性能極為出色的金剛石。該材料由獨(dú)特的制造工藝形成，其導(dǎo)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(dǎo)體器件應(yīng)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(shù)官Daniel Twitchen表示：“通過金剛石基復(fù)合材料無與倫比的導(dǎo)熱性和耐用性，我們正在開啟高性能設(shè)備的新時代，不僅解決了當(dāng)今的挑戰(zhàn)，還為未來的進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。”
技術(shù)背景
新技術(shù)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(jì)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(xiàng)。現(xiàn)階段，為了追求更快的運(yùn)算速度和更復(fù)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(dǎo)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(guān)鍵。
由于銅和金剛石具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和較低的熱膨脹性，金剛石顆粒分散在銅基體中構(gòu)成的復(fù)合材料具有較高的熱導(dǎo)率、合適的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)異的力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，因此在高性能散熱材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)優(yōu)勢
1）減少熱管理瓶頸
2）提高設(shè)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(jié)構(gòu)的完整性
4）熱導(dǎo)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(shù)應(yīng)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(shù)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(fù)合材料的高導(dǎo)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(dá)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(fù)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(fù)合材料的應(yīng)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(dǎo)體激光器
高功率半導(dǎo)體激光器在醫(yī)療、科研、工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。其散熱問題一直是制約其性能提升的關(guān)鍵因素之一。銅-金剛石復(fù)合材料的應(yīng)用將有望解決這一問題，推動高功率半導(dǎo)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(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)與導(dǎo)熱性能.北京科技大學(xué)
3.王子揚(yáng)等. 界面導(dǎo)熱對銅/金剛石復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響分析.工程熱物理學(xué)報
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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