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顶级散热碳材料:金刚石热沉片!

发表时间:2022-05-11 14:36作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

随着碳材料的发展以及其杰出的导热性能,碳材料作为导热填料的研究越来越多,已经成为了学术界和产业界新进研究的热点。


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热界面材料行业内一般采用导热系数更高的碳材料进行填充


碳材料是自然界中最丰富的材料之一,它具有多种同素异形体体。通过sp2 杂化可形成层状结构的石墨,石墨材料又可剥离出石墨烯;将 sp2 杂化排列的网状结构卷曲成环状可形成碳纳米管;而 sp3 杂化则可形成金刚石。除此之外,还有无定形态碳,如乙炔黑,热解碳等。由于碳原子排列方式的差异形成的结构的性质相差也是千差万别。如金刚石是自然界发现的硬度最高的物质,但石墨由于层之间微弱的范德华力很容易脱落开来,可用来作铅笔芯。碳材料是一种相当稳定的材料,耐化学腐蚀,且在无氧环境中,其耐高温程度可达 3000 ℃以上,同时,它们的导热能力都非常之强,是非常有前途的导热填料。


由于金刚石中的C-C键极强,所以金刚石硬度大,熔点极高,拥有2200W/m.k的超高热导率;又因为所有的价电子均被限制在共价键区域,没有自由电子,所以金刚石不导电,被业界称为“终极半导体材料”


金刚石的优势:

极高的热传导:热导率2200W/m.K,室温下金刚石具有最高的热导率;

极高的介质击穿特性:击穿电场为107V/cm,是GaAs的50倍,GaN的2倍,SiC的2.5倍

极高的功率容量:容许的功率使用容量是Si材料的2500倍以上;特别适合制作大功率电子器件;

低的介电常数:介电常数为5.7,约为GaAs的1/2,比InP的一半还小

高饱和载流子速度:饱和载流子速度是GaAs、Si或InP的12.7倍,在电场强度增加时也维持高速率;

高载流子迁移率:电子迁移率为4500c㎡/(V·s),高于绝大多数材料,适合制作高频电子器件;



化合积电研发实力位居全球前列,国际一流团队10余年技术积累,拥有MOCVD、PCD等国际尖端一流设备20多台,国内首家掌握MPCVD制备高质量金刚石的核心工艺并实现量产,核心产品金刚石热沉片和晶圆级金刚石技术指标达到世界领先水平,晶圆级金刚石生长面表面粗糙度Ra<1nm,金刚石热沉片的热导率达1000-2000W/m.k。


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