金刚石是目前已知天然物质中热导率最高的材料,其拥有独特的物理结构和热传导机制。不论是通过异质外延法和MPCVD法进行同质外延进而生长的单晶金刚石,还是通过化学气相沉积法制备成的圆晶级金刚石,它们同样具备物理化学方面的优势,且均是在热学、光学和电学等多领域的重要材料。
除了纯CVD金刚石,作为一种新型功能材料的金刚石基复合材料,其通过将金刚石与铜、碳化硅等材料复合,融合金刚石的超高导热性与基材的易加工、高韧性、低成本优势,最终能形成兼顾性能与工程实用性的过渡型+主流型散热方案。
金刚石铜复合材料凭借其高热导率和与芯片匹配的热膨胀系数,是目前解决高功率芯片散热问题的理想热沉材料。核心应用方案包括:
1. 高集成度微通道散热:将金刚石铜基底与精密铜微通道集成,冷却液直接通过微通道带走热量。
2. 大功率芯片过渡热沉:作为芯片与常规热沉之间的过渡层,缓解热应力。
3. 液冷/相变散热结构:直接用作液冷冷板贴合芯片,或与“均温板”技术结合。
芯片封装应用
金刚石-铜复合材料通常被制成极薄的散热片,直接贴合在芯片表面或在芯片背面,凭借两者复合互补的优势能迅速将芯片内部的局部热点温度扩散到更大的面积,防止热点过热。那么在实际的电子封装设计中,金刚石-铜复合材料主要用于芯片下方的热沉片、封装盖帽(盖板)、电气绝缘散热基板三个位置,以满足芯片封装的不同需求。
化合积电作为一家专注宽禁带半导体材料研发、生产和销售的国家高新技术企业,致力于为国内外客户提供多种类型及功能的金刚石,同时包括高标准高品质的金刚石-铜复合材料,助力解决芯片封装、散热等高端科技领域难题。