超大,超厚,超高热导率金刚石膜热沉片制备

关键词 CVD , 金刚石|2019-05-06 09:36:50
摘要 众所周知,金刚石是自然界中已知热导率最高的材料,其热导率约为铜的5倍,硅的14倍,同时其具有非常稳定的物理和化学性质,以及极高的机械强度和电绝缘性,是制作极高热流密度电子器件散热元...

众所周知,金刚石是自然界中已知热导率最高的材料,其热导率约为铜的5倍,硅的14倍,同时其具有非常稳定的物理和化学性质,以及极高的机械强度和电绝缘性,是制作极高热流密度电子器件散热元件的理想材料。目前,厚度超过3 mm的金刚石微槽道散热器已成功应用于国内卫星和航天器。

1.png

图 1 φ127mm热学级金刚石膜

河北普莱斯曼金刚石科技有限公司采用自主研制的915MHz/75kW高功率微波CVD装置成功制备了平均厚度超过5.6mm的大面积(φ127mm)热沉级金刚石膜,如图1,图2所示,金刚石膜表面形貌非常均匀,其厚度偏差小于±10%。

2.png

图 2 φ127mm热学级金刚石膜,平均厚度5.6mm

与其它化学气相沉积方法相比,微波CVD法因为功率连续可调,无电极污染,等离子体密度高等优点,更有利于制备均匀、完整、高质量、高热导率的金刚石膜材料。图3展示了此金刚石膜样品从25℃到180℃条件下热导率的变化。从图中可以看出室温下金刚石膜样品的热导率超过20W/cm·K,高温180℃条件下的热导率仍然高达13.2W/cm·K,这与国外高品质金刚石膜热导率的测试数据基本一致。国外有学者测试了从-200℃到600℃条件下不同质量金刚石膜热导率的变化,其中高质量金刚石膜的热导率在-150℃时达到最高值54W/cm·K,而温度的降低和升高都会导致热导率的下降。

3.png

图 3 金刚石膜不同温度下热导率的变化

无论用作电子散热器件或者高功率光学窗口,金刚石膜大多工作于高温状态下。因此,金刚石膜在不同温度下的热膨胀系数是一个十分重要的参数。如图4所示,室温室时金刚石膜的线膨胀系数为1.07e-6/℃,与天然金刚石的室温线膨胀系数基本一致,随着温度的升高金刚石膜的线膨胀系数呈现逐渐升高的趋势,300℃时金刚石膜的线膨胀系数提高到2.13e-6/ ℃。虽然提高了近一倍,但是金刚石膜在高温下的热膨胀系数仍然只相当于铜在室温下热膨胀系数的大约八分之一。

4.png

图 4 金刚石膜膨胀系数随温度的变化

目前,此高热导率金刚石厚膜样品已提供给中电某所用于国家重大项目研究。我们希望能够进一步提高金刚石产品质量,更多更好地服务于国内各科研单位。


  ① 凡本网注明"来源:金刚石刀具网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:金刚石刀具网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非金刚石刀具网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

金刚石与立方氮化硼(CBN)如何选择?一文终结你的选择困难

金刚石与立方氮化硼(CBN)如何选择?一文终结你的选择困难

​在机械加工领域,金刚石(PCD)和立方氮化硼(CBN)被誉为“超硬材料双雄”。它们凭借卓越的硬度和耐磨性,成为高难度加工任务的利器。然而,两者的性能特...

日期 2025-04-03   刀具新闻
黄河旋风,金刚石全产业链再落子

黄河旋风,金刚石全产业链再落子

​近日,河南黄河旋风股份有限公司(以下简称:黄河旋风)公告称,公司根据公司战略发展需要,拟以自有资金1000万元投资设立全资子公司莲熠钻石(河南)有限公...

日期 2025-04-03   刀具新闻
金刚石线的用途有哪些?金刚石线的市场前景如何?

金刚石线的用途有哪些?金刚石线的市场前景如何?

金刚石线在众多领域发挥着重要作用。在光伏领域,它是硅片切割的关键工具。传统的切割方式存在效率低、精度差等问题,而金刚石线切割技术能够大幅提高硅片的生产效...

日期 2025-04-03   刀具新闻
金刚石芯片,首次演示

金刚石芯片,首次演示

​日本产业技术综合研究所(AIST)与本田技术研究院合作,制造了p型金刚石MOSFET原型,并首次演示了安培级高速开关操作。未来,该公司计划将该技术搭载...

日期 2025-04-03   刀具新闻
 国机精工拟投建功能性金刚石材料项目

国机精工拟投建功能性金刚石材料项目

3月25日,国机精工公告其下属公司国机金刚石(河南)有限公司计划在新疆哈密市成立国机金刚石晶源创科(新疆)有限公司,并启动功能性金刚石材料中试及产业化项...

日期 2025-04-03   刀具新闻
金刚石行业中的专业术语解析:粒径、目数及其换算关系

金刚石行业中的专业术语解析:粒径、目数及其换算关系

​在金刚石行业(尤其是磨料、超硬材料领域),粒径和目数是两个核心参数,直接影响材料的加工性能和应用效果。此外,粒度分布及相关参数(如D10、D50、D9...

日期 2025-03-28   刀具新闻
新锋科技:一块金刚石的突围

新锋科技:一块金刚石的突围

“从美学来看,金刚石可以用来做钻石;从金刚石本身的物理化学性质来看,它在热学、声学、光学、电学等方面具有卓越的特性,因而又被誉为‘材料之王’‘终极半导体...

日期 2025-03-28   刀具新闻
湖北攀峰钻石科技取得金刚石均布的锯片结构专利,能够保证切割效果

湖北攀峰钻石科技取得金刚石均布的锯片结构专利,能够保证切割效果

本实用新型提供一种金刚石均布的锯片结构,包括基体,所述基体的周侧装设有多个金刚石刀头,金刚石刀头上装设有多个金刚石颗粒,基体内装设有多个散热片,基体的周...

日期 2025-03-28   刀具新闻
金刚石:手术机器人背后的“超级英雄”

金刚石:手术机器人背后的“超级英雄”

​你能想象一台机器人精准操刀,完成高难度手术的场景吗?如今,这一科幻般的画面已逐渐成为现实。手术机器人正以其超乎想象的精确度,为患者带来更高质量的医疗服...

日期 2025-03-28   刀具新闻
郑州华晶金刚石与精工锐意开展合作交流

郑州华晶金刚石与精工锐意开展合作交流

​3月11日,郑州华晶金刚石股份有限公司(下称郑州华晶)总经理李克华与来访的精工锐意科技(河南)有限公司(下称精工锐意)董事张霖一行开展技术交流.......

日期 2025-03-14   刀具新闻