金刚石热沉---CVD热沉资料介绍

热沉材料，由于要与芯片紧密贴装，需要考虑2大基本性能要求：高的热导率(thermal conductivity，TC)和匹配的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)。
金刚石通过晶格振动传热，碳原子产生振动的量子能量较大，也就是振动频率很高，因此热导率非常高。天然单晶金刚石的室温(25℃)热导率可达到2200W/(m·K)，作为对比，金属铜的热导率约为4 00W/(m·K)，而传统的半导体材料硅的热导率不足200W/(m·K)。采用CVD法人工培育的金刚石，其室温热导率通常也能达到1000-2000W/(m·K)。
作为对照，陶瓷材料：如氮化铝、氧化铍、氧化铝。热导率分别为170-230 W/m.k、190 W/m.k、20 W/m.k，其中氮化铝在烧结过程中产生的杂质和缺陷造成实际产品的热导率低于理论值，氧化铍生产成本较高并且有剧毒，氧化铝热导率最低。金属材料：如铝、铜。热导率分别为230 W/m.k、400 W/m.k，但是金属铝、铜的热膨胀系数较大, 可能造成比较严重的热失配问题。复合材料：如铝碳化硅。是将SiC陶瓷和金属Al结合在一起的金属基复合材料，热导率为200 W/m.k，需要通过改变SiC的含量使其与相邻材料的热膨胀系数相匹配，增加了调试成本。
金刚石热沉材料具有高热导率、低膨胀的优点，密度小，可镀覆性和可加工性较好，可以取代目前广泛应用的钨铜、AlSiC、AlN等材料。金刚石与铜、铝等金属复合材料是国内外先进热沉材料的新宠，通过调节金刚石体积分数实现高热导和可调热膨胀，可满足系统散热和组装工艺的要求，被誉为第四代电子封装热沉材料。金刚石在室温下具有最高的热导率，是铜、银的5倍，又是良好的绝缘体，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。在热导率要求1000~2000W/m.k之间，金刚石是首选以及唯一可选热沉材料。
目前，CVD 金刚石热沉片可通过以下三种方式广泛整合到散热解决方案中：
1. 独立单个金刚石单元通过金属化和焊接进行接合，（例如采用Ti/Pt/Au溅射沉积金属和AuSn 共晶焊接）；

2. 预制晶片支撑多个器件，使器件生产商能够大批量处理晶片（比如金属化和贴装）。此类附加步骤完成后，这些晶片可作为单个子组件的基板。

3. 直接采用金刚石镀膜。