金剛石的熱導(dǎo)率高,熱膨脹系數(shù)又小,為什么還用金剛石銅復(fù)合材料

匿名用戶 | 2017-05-23 08:27

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（共1個(gè)回答）
  • 人造金剛石是人工合成物質(zhì)中熱導(dǎo)率最高的,熱導(dǎo)率可達(dá)2000W/m.K；金剛石的線熱膨脹系數(shù)可低至1.2ppm/K.銅的熱導(dǎo)率380W/m.K,熱膨脹系數(shù)18ppm/K
    .這兩者合成的金剛石-銅復(fù)合片熱導(dǎo)率可達(dá)800W/m.K,熱膨脹系數(shù)5ppm/K左右.這種特別的材料最適合制作高速運(yùn)算或高功率半導(dǎo)體芯片的襯底及導(dǎo)熱材料,例如照明用LED的芯片襯底,電腦CPU等大面積芯片的熱沉轉(zhuǎn)接導(dǎo)熱片.除了高熱導(dǎo)率,金剛石-銅復(fù)合片的熱膨脹系數(shù)可以調(diào)整到接近半導(dǎo)體芯片的熱膨脹系數(shù),避免熱應(yīng)力對(duì)半導(dǎo)體芯片的破壞.
    為什么不能直接使用金剛石做這些襯底或?qū)崞?目前生產(chǎn)人造金剛石的技術(shù)主要有三類：一是CVD金剛石多晶膜,這種薄膜厚度和結(jié)構(gòu)力度是否合于使用姑且不論；主要是其造價(jià)及耗能甚高,目前不適宜大批量在半導(dǎo)體工業(yè)上應(yīng)用.其二是爆炸法生產(chǎn)的人造金剛石微粒,這種金剛石粒徑小,晶形破碎,雜質(zhì)較多,可以做一些需要增加熱導(dǎo)率材料的填充添加物,但不適合做金剛石-銅復(fù)合片.已經(jīng)工業(yè)化大批量生產(chǎn)多年的高溫高壓合成金剛石單晶顆粒,自然就成為主角材料了.然而金剛石是碳元素晶格,硬度雖高但沒(méi)有金屬的延展性,在高溫下容易石墨化或燒成二氧化碳.在高壓制程中眾多小顆粒聚合在一起擠壓,晶格會(huì)從脆弱面崩裂,這些崩裂的碎片造成成品材料內(nèi)部的空隙.金剛石是利用‘聲子’傳熱,空隙就成了高熱阻.所以即使能將金剛石粉末壓合在一起也不能成為好的導(dǎo)熱材料.銅的延展性和熱導(dǎo)率在金屬中都是名列前茅的,利用銅材料填充金剛石顆粒間的縫隙就能解決這個(gè)問(wèn)題.當(dāng)然,也可以制作金剛石-鋁復(fù)合材料.
    匿名用戶 | 2017-05-23 08:27

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