中國粉體網訊  近期，金剛石領軍企業元素六（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

Element Six此次發布的銅-金剛石復合材料結合了兩種在散熱領域表現卓越的材料：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，其導熱系數和熱膨脹系數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，還為未來的進步奠定了基礎。”

技術背景

新技術時代下，電子信息制造業已迅猛發展成為我國重要的經濟支柱，國家科技發展綱要把高端芯片和極大規模集成電路制造業列為重大專項。現階段，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。如何將產生的大量熱量轉移出去，已成為電子器件安全、穩定、高效工作的關鍵。

由于銅和金剛石具有優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、合適的熱膨脹系數和優異的力學性能等優點，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（CTE）可以通過改變銅-金剛石成分來調節

技術應用

1）高性能計算（HPC）/AI芯片

隨著人工智能和大數據技術的快速發展，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）電源轉換器

電源轉換器在電力電子系統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的穩定性和效率。銅-金剛石復合材料的應用將有助于提高電源轉換器的散熱性能，從而提高整個系統的性能。

4）高功率半導體激光器

高功率半導體激光器在醫療、科研、工業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展。

參考來源：

1.元素六官網，中國超硬材料網

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

（中國粉體網編輯整理/輕言）

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