金刚石热沉
：高功率芯片散热及冷却的终极设计

随着功率芯片（如IGBT，，MOSFET）电流及电压的加大，，
，芯片开关产生的大量热流必须以散热片的高热扩散率均温及以流体（空气或液体）带走。。
。另一方面，，，，高速运算的芯片（如CPU,GPU）其热流也需先以散热片的热扩散率（声子）及时消除热点，，，
，然后以热沉片带走热流来勉强降低芯片温度。。

由于金属（如铜，，，
，铝）的热传导率虽高
，，，，但因芯片的热膨胀率远低于金属，，，两者中间必须以软质材料（如铟合金，，散热膏）降低应力以提高可靠度
，，，
，这些TlM（Thermal Interface Material）的热传导率很低，
，，，但热容量却很大，
，，因此会阻挡芯片热流外传，，，因此热点不能消除。
。。。

用低热膨胀速率的陶瓷材料（如六方氮化硼hBN）上面覆铜避免使用造成热阻的TⅠM，，，但这类材料乃热压成型，，内含気孔，，
，不仅挡住了热量的传导，，，也使热沉强度大减，，甚至容易掉粉。。。
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高功率元件可银焊在六方氮化硼压块的覆铜上，，，如下图所示。。。。这种设计虽可加降低芯片温度，，，但却同时降低了封装的可靠度，
，，并非最佳设计。。
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现在介绍金刚石热沉片的技术，
，，首先金刚石的热传导率高于包括银
，，铜等的任何金属，
，所以热量就会迅速自芯片引出而降低芯片温度。。。其次金刚石不导电却可以声子（晶格振动）散热，
，，所以是材料界热扩散率最高的。。。金刚石热沉片不能容忍温度梯度，，，，会即时均温（消除温度差异）。
。换言之，，芯片焊在金刚石热沉片后其内的热点难以存在。。。
。芯片的性能其实不是由平均温度决定的，，而是由最高温处的极小热点所限制。
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热点面积可以只有数十个原子，，，，但其振动频率代表的温度却数倍于平均温度。。。所以金刚石热沉片可提高芯片的功率或速度，，，即使平均温度昇高也不损及芯片的性能。
。。例如以金刚石消除热点，，
，CPU的频率可以大幅提高
，，，，超频计算可容许芯片的平均温度提高而维持其可靠度。。。。功率芯片若焊在大而厚的金刚石覆铜散热，
，，功率可能加倍
。
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金刚石热沉可以化学镀后电镀加厚，，或以活性合金（AMB）纤焊，，，，前者附着力低而且比纸薄。。。。更有甚者，
，
，电镀铜并不结晶
，，
，所以其电阻较大，
，发热量也高。。。钎焊覆铜附着极牢
，，加上钎焊的高温会使铜箔的晶粒快速长大。。。。金刚石热沉片的导电率高于一般铜箔，，，，所以电流通过时的发热量很小，，，，可以降低芯片的平均温度
。。
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金刚石终极功率半导体材料的禁带宽度5.47eV
，，，，具有优异的力学
、、电学、、、热学、、、声学和光学特性，，是最具有应用前景的宽禁带半导体材料之一。。。尊龙时凯凭借卓越的创新能力和雄厚的技术实力，，，已成为国内宽禁带半导体领域领军企业。。。
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