Os materiais compostos de diamante fornecem uma nova solução para o problema de dissipação de calor dos dispositivos semicondutores.

Em 23 de janeiro, o Element Six, uma empresa de materiais de alta tecnologia sob a gigante da diamante Delbis, anunciou o lançamento de um material composto de diamante de cobre para dissipação de calor do dispositivo semicondutor em 22 de janeiro, fornecendo uma nova solução para o problema de dissipação de calor dos dispositivos semicondutores.

 

É relatado que o material compósito de diamante de cobre liberado pelo elemento seis combina dois materiais que têm excelente desempenho no campo de dissipação de calor: cobre, que é amplamente utilizado na dissipação de calor do dispositivo semicondutor e diamante, que possui excelente condutividade térmica. Por meio de um processo único, esses dois materiais são perfeitamente combinados para alcançar um equilíbrio entre condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica entre as duas matérias -primas, alcançando o efeito de dissipação de calor sem precedentes.

Antecedentes e princípios técnicos

Os dispositivos semicondutores geram uma grande quantidade de calor durante a operação e, se não forem dissipados em tempo hábil, pode levar a uma diminuição no desempenho do dispositivo, uma vida útil reduzida ou até danos. Embora os materiais tradicionais de dissipação de calor, como cobre e alumínio, tenham certa condutividade térmica, eles geralmente lutam para lidar com a alta carga térmica de dispositivos semicondutores de alto desempenho. Portanto, é particularmente importante desenvolver um novo tipo de material de dissipação de calor com maior condutividade térmica.

 

Os materiais compostos de diamante de cobre nasceram com base nessa demanda. Ele combina o cobre, amplamente utilizado no campo da dissipação de calor do dispositivo semicondutor, com diamante, que possui excelente condutividade térmica. Por meio de um processo único, esses dois materiais são perfeitamente combinados para alcançar um equilíbrio entre condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica entre as duas matérias -primas, alcançando o efeito de dissipação de calor sem precedentes. A condutividade térmica desse material é muito maior que a do cobre puro, que pode efetivamente reduzir a temperatura operacional dos dispositivos semicondutores e melhorar seu desempenho e confiabilidade.

 

Recursos e vantagens técnicas

1. Alta condutividade térmica:

A condutividade térmica de materiais compósitos de diamante de cobre excede em muito o de cobre puro e pode até atingir mais de 1000 w/m • K. Essa característica permite que ele dissipe rapidamente o calor gerado por dispositivos semicondutores em um período muito curto, mantendo assim a operação estável dos dispositivos.

 

2. Coeficiente de baixa expansão térmica: o diamante possui um baixo coeficiente de expansão térmica, o que torna a mudança de tamanho de materiais compostos de diamante de cobre menor quando a temperatura muda, o que é propício para melhorar a estabilidade e a confiabilidade do equipamento.

 

3. Excelentes propriedades mecânicas: a alta dureza e resistência dos materiais compósitos de diamante de diamantes de diamante com excelentes propriedades mecânicas, como resistência ao desgaste e resistência ao impacto, permitindo que eles mantenham o desempenho estável em ambientes de trabalho severos.

 

4. Bom desempenho de processamento: os materiais compósitos de diamante de cobre preparados através de processos exclusivos têm bom desempenho de processamento e podem ser facilmente processados ​​em várias formas e tamanhos de dispositivos de dissipação de calor.

 

Campos de aplicação e perspectivas

Os materiais compostos de diamante de cobre têm amplas perspectivas de aplicação em vários campos devido ao seu excelente desempenho:

 

1. CHIPs de computação de alto desempenho (HPC)/AI: Com o rápido desenvolvimento de inteligência artificial e tecnologia de big data, a demanda por chips de computação de alto desempenho está aumentando dia a dia. A alta condutividade térmica dos materiais compósitos de diamante de cobre os torna um material ideal para dissipação de calor para esses chips.

 

2. O amplificador de potência de RF: os amplificadores de potência de RF têm uma ampla gama de aplicações em comunicação sem fio, radar e outros campos. Devido à sua alta frequência operacional e alta potência, o problema de dissipação de calor é particularmente proeminente. Os materiais compostos de diamante de cobre podem resolver efetivamente esse problema e melhorar o desempenho e a confiabilidade dos amplificadores de energia de RF.

 

3. Conversor de energia: os conversores de energia desempenham um papel importante nos sistemas eletrônicos de energia. A qualidade de seu desempenho de dissipação de calor afeta diretamente a estabilidade e a eficiência de todo o sistema. A aplicação de materiais compósitos de diamante de cobre ajudará a melhorar o desempenho de dissipação de calor dos conversores de energia, aumentando assim o desempenho geral do sistema.

 

4. Lasers de semicondutores de alta potência: Os lasers de semicondutores de alta potência têm uma ampla gama de aplicações em campos médicos, científicos, industriais e outros. O problema de dissipação de calor sempre foi um dos principais fatores que restringem sua melhoria de desempenho. Espera-se que a aplicação de materiais compostos de diamante de cobre resolva esse problema e promova o desenvolvimento de lasers de semicondutores de alta potência.

 

Métodos de preparação e desafios

Existem vários métodos de preparação para materiais compósitos de diamante de cobre, incluindo método de revestimento duplo, método de metalurgia em pó, método de infiltração de solução, método de fabricação de aditivos ultrassônicos, método de eletroplicação, método de alta temperatura e alta pressão, método de sinterização no plasma, etc. No entanto, esses métodos de preparação Todos enfrentam certos desafios, como distribuição desigual de partículas de diamante e baixa força de ligação interfacial. Portanto, como otimizar o processo de preparação e melhorar o desempenho de materiais compostos é uma das pesquisas atuais se concentra.

Perspectivas futuras

 

Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, a demanda por dispositivos semicondutores de alto desempenho continuará a aumentar, e os requisitos para materiais de dissipação de calor também se tornarão cada vez mais altos. O material composto de diamante de cobre, como um novo tipo de material composto de alta condutividade térmica, possui amplas perspectivas de aplicação e um enorme potencial de desenvolvimento no campo da dissipação de calor semicondutores e se tornará uma importante direção de desenvolvimento no futuro campo de dissipação de calor semicondutores. Enquanto isso, com a otimização contínua dos processos de preparação e a redução de custos, os materiais compostos de diamante de cobre devem ser aplicados em mais campos, contribuindo mais para o progresso tecnológico humano e a melhoria da qualidade de vida.