Diamantové kompozitné materiály poskytujú nové riešenie pre problém s rozptylom tepla polovoduktorových zariadení.

23. januára, prvok šiestej, high-tech materiálovej spoločnosti pod diamantovým gigantom Delbis, oznámila 22. januára spustenie kompozitného materiálu z kompozitného diamantu medi, ktorá poskytla nové riešenie problému rozptyľovania tepelných zariadení polovodičové zariadenia.

 

Uvádza sa, že kompozitný materiál diamantu medi uvoľnený prvkom šiestich kombinuje dva materiály, ktoré majú vynikajúci výkon v oblasti rozptylu tepla: meď, ktorá sa široko používa pri rozptyle tepelného polovodičového zariadenia, a diamantu, ktorá má vynikajúcu tepelnú vodivosť. Prostredníctvom jedinečného procesu sú tieto dva materiály dokonale kombinované, aby sa dosiahla rovnováha medzi tepelnou vodivosťou a koeficientom tepelnej expanzie medzi týmito dvoma surovinami, čím sa dosiahne bezprecedentný efekt rozptyľovania tepla.

Technické zázemie a princípy

Polovodičové zariadenia vytvárajú počas prevádzky veľké množstvo tepla, a ak nie sú rozptýlené včas, môžu viesť k zníženiu výkonu zariadenia, skrátenej životnosti alebo dokonca poškodeniu. Aj keď tradičné materiály rozptyľovania tepla, ako je meď a hliník, majú určitú tepelnú vodivosť, často sa snažia zvládnuť vysoké tepelné zaťaženie vysokovýkonných polovodičových zariadení. Preto je obzvlášť dôležité vyvinúť nový typ materiálu rozptyľovania tepla s vyššou tepelnou vodivosťou.

 

Na základe tohto dopytu sa zrodili kompozitné materiály medi. Kombinuje meď, ktorá sa široko používa v oblasti rozptylu tepla polovoduktora, s diamantom, ktorý má vynikajúcu tepelnú vodivosť. Prostredníctvom jedinečného procesu sú tieto dva materiály dokonale kombinované, aby sa dosiahla rovnováha medzi tepelnou vodivosťou a koeficientom tepelnej expanzie medzi týmito dvoma surovinami, čím sa dosiahne bezprecedentný efekt rozptyľovania tepla. Tepelná vodivosť tohto materiálu je oveľa vyššia ako v prípade čistej medi, čo môže účinne znížiť prevádzkovú teplotu polovodičových zariadení a zlepšiť ich výkon a spoľahlivosť.

 

Technické vlastnosti a výhody

1. Vysoká tepelná vodivosť:

Tepelná vodivosť kompozitných materiálov diamantov medi ďaleko presahuje materiály čistého medi a môžu dokonca dosiahnuť viac ako 1 000 w/m • K. Táto charakteristika jej umožňuje rýchlo rozptýliť teplo generované polovodičovými zariadeniami vo veľmi krátkom časovom období, čím sa zachováva stabilná prevádzka zariadení.

 

2. Koeficient nízkej tepelnej expanzie: Diamant má nízky koeficient rozširovania tepelného rozširovania, ktorý zmení zmenu veľkosti diamantových materiálov z medi, keď sa zmení teplota, čo vedie k zlepšeniu stability a spoľahlivosti zariadenia.

 

3. Vynikajúce mechanické vlastnosti: vysoká tvrdosť a pevnosť diamantových kompozitných materiálov diamantov s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, ako je odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti nárazu, čo im umožňuje udržiavať stabilný výkon v drsnom pracovnom prostredí.

 

4. Dobrý výkon spracovania: Diamantové kompozitné materiály z medi pripravené prostredníctvom jedinečných procesov majú dobrý výkon spracovania a dajú sa ľahko spracovať do rôznych tvarov a veľkostí zariadení na rozptyl tepla.

 

Aplikácie a vyhliadky

Kompozitné materiály z medi majú široké vyhliadky na aplikáciu vo viacerých oblastiach kvôli ich vynikajúcemu výkonu:

 

1. Vysoko výkonné výpočty (HPC)/AI ChIPS: S rýchlym vývojom umelej inteligencie a technológie veľkých dát sa dopyt po vysokovýkonných výpočtových čipoch každým dňom zvyšuje. Vďaka vysokej tepelnej vodivosti kompozitných materiálov diamantu medi z nich robí pre tieto čipy ideálnym materiálom rozptylu tepla.

 

2. RF výkonový zosilňovač: RF výkonové zosilňovače majú širokú škálu aplikácií v bezdrôtovej komunikácii, radare a ďalších poliach. Vďaka svojej vysokej prevádzkovej frekvencii a vysokému výkonu je problém rozptyľovania tepla obzvlášť výrazný. Kompozitné materiály z medi môžu tento problém účinne vyriešiť a zlepšiť výkon a spoľahlivosť zosilňovačov RF výkonu.

 

3. Prevodník výkonu: Prevodníci výkonu hrajú dôležitú úlohu v elektronických systémoch. Kvalita jeho výkonu rozptyľovania tepla priamo ovplyvňuje stabilitu a efektívnosť celého systému. Aplikácia kompozitných materiálov diamantu medi pomôže zlepšiť výkon rozptyľovania tepelných prevodníkov, čím sa zvýši celkový výkon systému.

 

4. Vysoko výkonné polovodičové lasery: Vysoko výkonné polovodičové lasery majú širokú škálu aplikácií v lekárskom, vedeckom výskume, priemyselných a iných oblastiach. Problém s rozptylom tepla bol vždy jedným z kľúčových faktorov, ktoré obmedzovali jeho zlepšenie výkonu. Očakáva sa, že aplikácia kompozitných materiálov diamantov meďnatého vyrieši tento problém a podporí vývoj vysokorýchlostných polovodičových laserov.

 

Metódy prípravy a výzvy

Existujú rôzne spôsoby prípravy na kompozitné materiály z diamantu medi, vrátane metódy dvojitého poťahovania, metódy metalurgie prášku, metódy infiltrácie roztoku, metódy výroby ultrazvukových aditív, metódy elektrotingu, metódy vysokej teploty a vysokotlaku, metódy spekania plazmy atď. Avšak tieto metódy prípravy atď. Všetky čelia určitým výzvam, ako je nerovnomerné rozdelenie diamantových častíc a nízka pevnosť medzifázových väzieb. Preto, ako optimalizovať proces prípravy a zlepšiť výkon kompozitných materiálov, je jedným zo súčasných zameraných na výskum.

Budúce vyhliadky

 

S neustálym vývojom technológie sa bude zvyšovať dopyt po vysokovýkonných polovodičových zariadeniach a požiadavky na materiály rozptyľovania tepla sa tiež zvýšia. Kompozitný materiál z medi, ako nový typ kompozitného materiálu s vysokou tepelnou vodivosťou, má rozsiahle vyhliadky na aplikáciu a obrovský vývojový potenciál v oblasti rozptylu polovodičového tepla a stane sa dôležitým smerom vývoja v budúcom poli rozptyľovania tepla polovoduktora. Medzitým sa očakáva, že s kontinuálnou optimalizáciou procesov prípravy a znížením nákladov sa z kompozitných materiálov diamantu meďou budú uplatňovať vo viacerých oblastiach, čo viac prispieva k ľudskému technologickému pokroku a zlepšeniu kvality života.