金刚石的热导率高,热膨胀系数又小,为什么还用金刚石铜复合材料
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/19 07:14:21
金刚石的热导率高,热膨胀系数又小,为什么还用金刚石铜复合材料
金刚石的热导率高,热膨胀系数又小,为什么还用金刚石铜复合材料
金刚石的热导率高,热膨胀系数又小,为什么还用金刚石铜复合材料
人造金刚石是人工合成物质中热导率最高的,热导率可达2000W/m.K；金刚石的线热膨胀系数可低至1.2ppm/K.铜的热导率380W/m.K,热膨胀系数18ppm/K
.这两者合成的金刚石-铜复合片热导率可达800W/m.K,热膨胀系数5ppm/K左右.这种特别的材料最适合制作高速运算或高功率半导体芯片的衬底及导热材料,例如照明用LED的芯片衬底,电脑CPU等大面积芯片的热沉转接导热片.除了高热导率,金刚石-铜复合片的热膨胀系数可以调整到接近半导体芯片的热膨胀系数,避免热应力对半导体芯片的破坏.
为什么不能直接使用金刚石做这些衬底或导热片呢?目前生产人造金刚石的技术主要有三类：一是CVD金刚石多晶膜,这种薄膜厚度和结构力度是否合于使用姑且不论；主要是其造价及耗能甚高,目前不适宜大批量在半导体工业上应用.其二是爆炸法生产的人造金刚石微粒,这种金刚石粒径小,晶形破碎,杂质较多,可以做一些需要增加热导率材料的填充添加物,但不适合做金刚石-铜复合片.已经工业化大批量生产多年的高温高压合成金刚石单晶颗粒,自然就成为主角材料了.然而金刚石是碳元素晶格,硬度虽高但没有金属的延展性,在高温下容易石墨化或烧成二氧化碳.在高压制程中众多小颗粒聚合在一起挤压,晶格会从脆弱面崩裂,这些崩裂的碎片造成成品材料内部的空隙.金刚石是利用‘声子’传热,空隙就成了高热阻.所以即使能将金刚石粉末压合在一起也不能成为好的导热材料.铜的延展性和热导率在金属中都是名列前茅的,利用铜材料填充金刚石颗粒间的缝隙就能解决这个问题.当然,也可以制作金刚石-铝复合材料.