1月23日消息，钻石巨头戴尔比斯旗下的高科技材料企业Element Six于1月22日宣布推出了一种应用于『半导体』器件散热的铜-金刚石复合材料，为『半导体』器件的散热问题提供了全新的解决方案。
左图为复合材料样品，右图为散热器中金刚石微粒的分布
该材料结合了在『半导体』器件散热领域中广泛得到应用的铜和具有出色热导能力的金刚石，可实现介乎两种原材料之间的导热系数和热膨胀系数。
Element Six 公布了两款参数上存在区别的复合材料：其中金刚石体积分数在 35%±5% 的一款可实现 800 W/m·K 的导热系数，已是铜的两倍，同时最低厚度仅有 0.35mm；而另一款金刚石体积分数更高（45%±5%）的产品导热系数进一步增至 1000 W/m·K，但最低厚度也增加到了 2.0mm。
Element Six 表示其铜-金刚石复合材料以独特工艺制得，适用于高端 HPC / AI 『芯片』、射频功率放大器、电源转换器、高功率『半导体』激光器在内的一系列高功率密度『半导体』器件。
Element Six 首席科学家 Daniel Twitchen 表示：随着功率水平的提高和封装技术的不断进步，『半导体』器件的热管理仍然是一项重大挑战。我们的铜-金刚石复合材料为下一代 AI 和 HPC 设备提供了可扩展且经济实惠的解决方案，从而应对了这些挑战。这一创新使我们的客户能够提高性能和可靠性，同时降低冷却成本。通过金刚石基复合材料无与伦比的导热性和耐用性，我们正在开创一个高性能设备的新时代，不仅解决了当今的挑战，还为未来的进步奠定了基础。
技术背景与原理
『半导体』器件在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热，将会导致器件性能下降、寿命缩短甚至损坏。传统的散热材料如铜、铝等虽然具有一定的导热性能，但在面对高性能『半导体』器件的高热负荷时，往往力不从心。因此，开发一种具有更高导热性能的新型散热材料显得尤为重要。
铜-金刚石复合材料正是基于这一需求而诞生的。它结合了在『半导体』器件散热领域中广泛得到应用的铜和具有出色热导能力的金刚石，通过独特的工艺，这两种材料被完美地结合在一起，实现了导热系数和热膨胀系数在两种原材料之间的平衡，从而达到了前所未有的散热效果。这种材料的导热系数远高于纯铜，能够有效降低『半导体』器件的工作温度，提高其性能和可靠性。
jrhz.info技术特点与优势
1、高导热性能：
铜-金刚石复合材料的导热系数远超纯铜，甚至可以达到1000 W/m•K以上。这一特性使得它能够在极短的时间内将『半导体』器件产生的热量迅速传导出去，从而保持器件的稳定运行。
2、低热膨胀系数：
金刚石具有较低的热膨胀系数，这使得铜-金刚石复合材料在温度变化时尺寸变化较小，有利于提高设备的稳定性和可靠性。
3、优异的机械性能：
金刚石的高硬度和强度赋予了铜-金刚石复合材料优异的耐磨、抗冲击等机械性能，使其能够在恶劣的工作环境中保持稳定的性能。
4、良好的加工性能：
通过独特的工艺制备的铜-金刚石复合材料具有良好的加工性能，可以方便地加工成各种形状和尺寸的散热器件。
应用领域与前景
铜-金刚石复合材料凭借其卓越的性能，在多个领域具有广泛的应用前景：
1、高性能计算（HPC）/AI『芯片』：
随着人工智能和大数据技术的快速发展，高性能计算『芯片』的需求日益增加。铜-金刚石复合材料的高导热性能使其成为这些『芯片』理想的散热材料。
2、射频功率放大器：
射频功率放大器在无线🛜通信、雷达等领域具有广泛的应用。由于其工作频率高、功率大，因此散热问题尤为突出。铜-金刚石复合材料能够有效解决这一问题，提高射频功率放大器的性能和可靠性。
3、电源转换器：
电源转换器在电力电子系统中扮演着重要的角色。其散热性能的好坏直接影响到整个系统的稳定性和效率。铜-金刚石复合材料的应用将有助于提高电源转换器的散热性能，从而提高整个系统的性能。
4、高功率『半导体』激光器：
高功率『半导体』激光器在医疗、科研、工业等领域具有广泛的应用。其散热问题一直是制约其性能提升的关键因素之一。铜-金刚石复合材料的应用将有望解决这一问题，推动高功率『半导体』激光器的发展。
制备方法与挑战
铜-金刚石复合材料的制备方法多种多样，包括双镀层法、粉末冶金法、溶渗法、超声波增材制造法、电镀法、高温高压法、等离子体烧结法等。然而，这些制备方法都存在一定的挑战，如金刚石颗粒分布不均匀、界面结合强度低等问题。因此，如何优化制备工艺，提高复合材料的性能，是当前研究的重点之一。
未来展望
随着科技的不断发展，高性能『半导体』器件的需求将不断增加，对散热材料的要求也将越来越高。铜-金刚石复合材料作为一种新型的高导热复合材料，在『半导体』散热领域具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力，将成为未来『半导体』散热领域的重要发展方向。同时，随着制备工艺的不断优化和成本的降低，铜-金刚石复合材料有望在更多领域得到应用，为人类的科技进步和生活品质提升贡献更多的力量。
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