金刚石多晶是由许多微小金刚石晶体组成的材料,它不仅保留了金刚石的高热导率、高强度和良好的化学稳定性等优点,同时克服了单晶金刚石成本高昂、加工难度大的问题。目前,金刚石多品的制备方法主要包括化学气相沉积(CVD)、高温高压(HPHT)合成和等离子体化学气相沉积等。这些方法各有特色,共同致力于研发出高热导率、低成本且易于加工的金刚石多晶材料。

金刚石单晶和多晶的散热优势
1.高导热率
金刚石单晶和多晶的热导率远高于传统散热材料,如铜和铝。其热导率范围在100-200W/mk之间,而铜的热导率仅为385W/m.k,铝的热导率为237W/mk。这使得金刚石单晶和多晶在散热领域具有显著优势。金刚石单晶热沉片的热导率是1500~2200W/mk。金刚石多晶热沉片的热导率1200~2000 W/mk
2良好的机械性能
金刚石多晶具有较高的硬度和耐磨性,适用于极端环境下的散热需求,确保设备在恶劣条件下仍能稳定运行。
3化学稳定性
金刚石单晶和多晶不易与其他物质发生反应,适用于多种环境,保障散热效果的持久稳定。
4.易于加工
金刚石多晶可通过切割、打磨等工艺加工成不同形状和尺寸,满足不同的散热需求。

实际应用案例
1先进封装技术
目前已有国内团队成功将多晶金刚石衬底集成到2.5D破璃转接板封装芯片的背面。这种技术显善降低了芯片的最高结温和封装热阻,展示了金刚石多晶在先进封装技术中的巨大潜力。
2半导体激光器
金刚石热沉片被应用于半导体激光器中,显善提升了散热效率。例如,河南天佑超硬材料有限公司利用先进的MPCVD技术制备的高质星金刚石热沉片,在半导体激光器中实现了显善的降温效果和功率提升。
3.5G通信领域
在5G通信领域,金刚石热沉片为高频高功率射频器件提供了卓越的散热效果,增强了系统的可靠性。此外,金刚石材料还被应用于新能源汽车领域,通过减少热失控现象,延长了电池续航并提升了安全性。
4大功率器件
金刚石材料被称为第四代散热材料,对于大功率电子器件、半导体芯片等关键器件的散热具有重要作用。
河南天佑超硬材料有限公司拥有MPCVD、PVD、 MOCVD等国际一流设备,是国内率先实现MPCVD规模化是产多品金刚石的厂家,拥有先进的金刚石制备和加工工艺自主研发的产品达国际领先水平。目前已有成熟产品金刚石热沉片、金刚石晶圆、金刚石窗口片、金刚石异质集成复合衬底等,其中金刚石热沉片热导率1000-2200W/(nk,晶回级金刚石表面粗糙度Ra<1nm,目前已应用于航空航天、高功率半导体激光器、光通信、芯片散热、核聚变等领域。