金刚石铜热沉对5G大功率设备有什么好处？

5G时代庞大的数据流对通信终端芯片、天线等元器件提出了更高的要求。尽管设备的功耗显著增加，但这些组件产生的热量也急剧增加。目前，高功率、高电流密度是IGBT芯片的发展趋势，这必然导致电子元器件过热。

研究进行数据分析显示，当芯片表面不同温度可以达到70~80℃时，芯片可靠性每增加1℃就会出现下降5％，超过55％的电子信息设备系统故障是由高温环境介质造成的。散热是5G射频芯片、毫米波天线、无线充电、无线信号传输、IGBT、印刷电路板、AI和物联网应用领域发展需要我们解决的问题。

为了解决散热问题，除了采用更有效的冷却技术外，迫切需要开发导热系数大于400w/(mK)且与半导体材料匹配的新型轻质电子封装材料。 在目前已知天然材料中，金刚石铜热沉具有诸如宽带隙、高硬度、高热导率、高电子饱和漂移速度、耐高温、耐腐蚀、抗辐射等优异性能，金刚石具有非常高的热导率（2200W/（m·K））， 用复合沉积法制备的CVD金刚石散热器的热导率可达1000～2000W/m K,比碳化硅(SiC)大4倍,比硅(Si)大13倍,比砷(GaAs)大43倍,比铜和银大4～5倍。 金刚石铜热沉的应用前景十分广阔。

此外，在电子元件表面沉积金刚石薄膜，可大大减小原来用作散热的元件的尺寸，不但解决了热传导的问题，而且提供制造超大规模集成电路的可能性。该薄膜还起到导体绝缘保护的作用，以避免元件之间的相互干扰。同时，金刚石铜散热器是一种高温宽带隙半导体材料，具有非常高的电子和空穴载流子迁移率。CVD 金刚石半导体具有很高的工作温度600 °C 以上，这是金刚石材料的应用。

金刚石热沉采用非常先进的MPCVD设备制备大面积高质量金刚石散热器，导热系数1000-2000W\u002Fmk，厚度均匀性高，生长速度快；用专用设备进行研磨抛光，使CVD金刚石生长面的表面粗糙度Ra小于1 nm，呈现镜面光泽。完全符合金刚石作为电子元器件的表面粗糙度和表面精度，从而增加接触面积，提高散热效率；采用激光切割，热影响区小，工件基本无变形，刀具无损耗，切口窄，切割速度快，切口边缘垂直度好，无机械应力。