Materialele compozite cu diamante oferă o nouă soluție pentru problema de disipare a căldurii a dispozitivelor cu semiconductor.

Pe 23 ianuarie, Element Six, o companie de materiale de înaltă tehnologie sub Diamond Giant Delbis, a anunțat lansarea unui material compozit cu diamante de cupru pentru disiparea căldurii dispozitivului semiconductor pe 22 ianuarie, oferind o nouă soluție la problema disipației de căldură a dispozitivelor semiconductoare.

 

Se raportează că materialul compozit cu diamant de cupru eliberat de Element Six combină două materiale care au performanțe excelente în domeniul disipației de căldură: cupru, care este utilizat pe scară largă în disiparea căldurii dispozitivului semiconductor și diamant, care are o conductivitate termică excelentă. Printr -un proces unic, aceste două materiale sunt perfect combinate pentru a obține un echilibru între conductivitatea termică și coeficientul de expansiune termică între cele două materii prime, obținând astfel un efect fără precedent de disipare a căldurii.

Istoric și principii tehnice

Dispozitivele cu semiconductor generează o cantitate mare de căldură în timpul funcționării și, dacă nu sunt disipate în timp util, poate duce la o scădere a performanței dispozitivului, la durata de viață scurtată sau chiar la daune. Deși materialele tradiționale de disipare a căldurii, cum ar fi cuprul și aluminiul, au o anumită conductivitate termică, adesea se străduiesc să facă față sarcinii termice ridicate de dispozitive semiconductoare de înaltă performanță. Prin urmare, este deosebit de important să se dezvolte un nou tip de material de disipare a căldurii cu o conductivitate termică mai mare.

 

Materiale compozite cu diamante de cupru s -au născut pe baza acestei cereri. Combină cupru, care este utilizat pe scară largă în domeniul disipației de căldură a dispozitivului semiconductor, cu diamant, care are o conductivitate termică excelentă. Printr -un proces unic, aceste două materiale sunt perfect combinate pentru a obține un echilibru între conductivitatea termică și coeficientul de expansiune termică între cele două materii prime, obținând astfel un efect fără precedent de disipare a căldurii. Conductivitatea termică a acestui material este mult mai mare decât cea a cuprului pur, ceea ce poate reduce eficient temperatura de funcționare a dispozitivelor semiconductoare și poate îmbunătăți performanța și fiabilitatea acestora.

 

Caracteristici și avantaje tehnice

1. Conductivitate termică ridicată:

Conductivitatea termică a materialelor compozite cu diamante de cupru o depășește cu mult pe cea a cuprului pur și poate ajunge chiar la peste 1000 W/m • K. Această caracteristică îi permite să disipeze rapid căldura generată de dispozitivele semiconductoare într -o perioadă foarte scurtă de timp, menținând astfel menținând astfel menținerea astfel Funcționarea stabilă a dispozitivelor.

 

2. Coeficientul de expansiune termică scăzut: Diamond are un coeficient de expansiune termică scăzut, ceea ce face ca mărimea modificării materialelor compozite cu diamante din cupru să fie mai mică atunci când temperatura se schimbă, ceea ce este propice îmbunătățirii stabilității și fiabilității echipamentelor.

 

3. Proprietăți mecanice excelente: Duritatea și rezistența ridicată a materialelor compozite cu diamante cu diamant cu proprietăți mecanice excelente, cum ar fi rezistența la uzură și rezistența la impact, permițându -le să mențină performanțe stabile în medii de lucru dure.

 

4. Performanță bună de procesare: Materialele compozite cu diamante de cupru preparate prin procese unice au o performanță bună de procesare și pot fi prelucrate cu ușurință în diferite forme și dimensiuni ale dispozitivelor de disipare a căldurii.

 

Câmpuri și perspective de cerere

Materialele compozite cu diamante din cupru au perspective largi de aplicare în mai multe domenii datorită performanței lor excelente:

 

1.. Cipsuri de calcul de înaltă performanță (HPC)/AI: Odată cu dezvoltarea rapidă a inteligenței artificiale și a tehnologiei de date mari, cererea de cipuri de calcul performante este în creștere zi de zi. Conductivitatea termică ridicată a materialelor compozite cu diamante de cupru le face un material ideal de disipare a căldurii pentru aceste chipsuri.

 

2. Amplificator de putere RF: amplificatoarele de putere RF au o gamă largă de aplicații în comunicare wireless, radar și alte câmpuri. Datorită frecvenței sale de funcționare ridicate și a puterii mari, problema de disipare a căldurii este deosebit de proeminentă. Materialele compozite cu diamante de cupru pot rezolva eficient această problemă și pot îmbunătăți performanța și fiabilitatea amplificatoarelor de putere RF.

 

3. Convertorul de putere: Converterile de putere joacă un rol important în sistemele electronice de putere. Calitatea performanței sale de disipare a căldurii afectează în mod direct stabilitatea și eficiența întregului sistem. Aplicarea materialelor compozite cu diamante de cupru va contribui la îmbunătățirea performanței de disipare a căldurii a convertoarelor de putere, sporind astfel performanța generală a sistemului.

 

4. Lasere cu semiconductor de mare putere: laserele cu semiconductor de mare putere au o gamă largă de aplicații în cercetare medicală, științifică, industrială și alte domenii. Problema de disipare a căldurii a fost întotdeauna unul dintre factorii cheie care i -a restricționat îmbunătățirea performanței. Aplicarea materialelor compozite cu diamante de cupru este de așteptat să rezolve această problemă și să promoveze dezvoltarea laserelor semiconductoare de mare putere.

 

Metode și provocări de pregătire

Există diverse metode de preparare pentru materiale compozite cu diamante de cupru, inclusiv metoda de acoperire dublă, metoda metalurgiei pulberii, metoda de infiltrare a soluției, metoda de fabricație a aditivilor cu ultrasunete, metoda de electroplație, metoda de temperatură ridicată și de înaltă presiune, metoda de sinterizare plasmatică, etc. Toate se confruntă cu anumite provocări, cum ar fi distribuția inegală a particulelor de diamant și rezistența scăzută a legăturii interfațiale. Prin urmare, modul de optimizare a procesului de pregătire și îmbunătățirea performanței materialelor compozite este unul dintre concentrările actuale de cercetare.

Perspective viitoare

 

Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei, cererea de dispozitive semiconductoare de înaltă performanță va continua să crească, iar cerințele pentru materialele de disipare a căldurii vor deveni din ce în ce mai mari. Materialul compozit cu diamante de cupru, ca un nou tip de material compozit de conductivitate termică ridicată, are perspective largi de aplicare și potențial uriaș de dezvoltare în domeniul disipației de căldură semiconductor și va deveni o direcție importantă de dezvoltare în viitorul câmp de disipare a căldurii semiconductoare. Între timp, odată cu optimizarea continuă a proceselor de preparare și reducerea costurilor, se preconizează că materialele compuse cu diamante de cupru vor fi aplicate în mai multe domenii, contribuind mai mult la progresul tehnologic uman și la îmbunătățirea calității vieții.