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超全热沉材料对比:金刚石热沉片完胜!

时间:2024-02-16浏览次数:295

热沉,又称散热器,顾名思义是用来散热的。在电子产品中,一些大功率的元器件,会发热严重,导致过热危险。而热沉则可以通过导热材料和散热片,有效地将热量从元器件上散发出去,从而保证电子设备的安全运行。


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针对热沉材料的选用规则:


(1)热导率要高;


(2)与芯片的热膨胀系数相匹配;


从以上表格看出,热导率较高,热膨胀系数与芯片材质相匹配的有:钨铜合金、金刚石、氧化铍、氮化铝等。


陶瓷氮化铝AIN由于导热率低,难以实现良好的散热效果,而铜Cu的导体特性会导致水冷热沉通道内的电化学腐蚀,从而造成堵塞。CVD金刚石则是绝佳的热沉材料,其热导率最高可达2000W/(K·m),远远大于氮化铝AIN和铜Cu。


下面我们做一个详细的比较:


陶瓷材料:如氮化铝、氧化铍、氧化铝。热导率分别为170-230 W/m.k、190 W/m.k k、20W/m.k,其中氮化铝在烧结过程中产生的杂质和缺陷造成实际产品的热导率低于理论值,氧化铍生产成本较高并且有剧毒,氧化铝热导率最低。


金属材料:如铝、铜。热导率分别为230 W/m.k、400 W/m.k,但是金属铝、铜的热膨胀系数较大,可能造成比较严重的热失配问题。


复合材料:如铝碳化硅。是将SiC陶瓷和金属AI结合在一起的金属基复合材料,热导率为200 W/m.k,需要通过改变Si C的含量使其与相邻材料的热膨胀系数相匹配,增加了调试成本。


化合积电金刚石热沉片优势:


金刚石在室温下具有最高的热导率,是铜、银的5倍,又是良好的绝缘体,因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。在热导率要求1000~2200W/m.k之间,金刚石是首选以及唯一可选热沉材料。


目前,CVD 金刚石热沉片可通过以下三种方式广泛整合到散热解决方案中:


1.独立单个金刚石单元通过金属化和焊接进行接合,,(例如采用Ti/Pt/Au溅射沉积金属和AuSn共晶焊接);

2.预制晶片支撑多个器件,使器件生产商能够大批量处理晶片(比如金属化和贴装)。此类附加步骤完成后,这些晶片可作为单个子组件的基板。

3.直接采用金刚石镀膜。


化合积电秉承为客户提供“高质量、低成本、大面积的产品”理念,不断立足前沿技术,持续突破,引领金刚石热沉片的工艺革新方向,目前,金刚石散热产品和解决方案已在5G基站、激光器、高铁、光伏、新能源汽车等领域应用。


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