眾所周知，半導體是眾多電子設備和系統的核心戰略技術. 半導體設計和制造的創新正在推動新的顛覆性技術：5G、物聯網、人工智能、電動汽車、先進的國防和安全能力，隨著技術不斷進步，器件功率密度和數據傳輸速度的要求也越來越高，散熱問題也因此變得尤為突出，高功率器件集中產生的熱量會速器件材料的老化和失效，進而影響設備性能。據統計，目前大部分電子可靠性問題和故障都與熱問題有關。面對如此嚴峻的熱管理挑戰，有著超高熱導率（高達2200w/（m·K））和低熱膨脹系數（0.8×10-6/℃）的金剛石開始發揮其應有的作用！

電子設備的失效原因（資料來源：美國空軍）

金剛石的熱導性能基本上來自碳原子振動（即聲子）的傳播，金剛石中的雜質元素、位錯和裂紋等晶體缺陷，殘留金屬催化劑及晶格位向等因素都會與聲子發生碰撞使其發生散射，從而限制聲子的平均自由程，降低熱導率。而想要在眾多高精尖技術領域充分發揮金剛石的導熱作用，選用合適的高品級金剛石材料是關鍵因素之一。

元素六PremaDia系列金剛石及金剛石襯底

然而天然金剛石的儲量有限且品質波動性較大，而人造金剛石這種具有高導熱且可調控等優良性能，價格也更親民的“完美替代品”受到了人們的重視。作為全球人造金剛石研制的領軍代表，元素六(Element Six)公司主要采用高溫高壓合成法（HPHT）和化學氣相沉積法（CVD）兩條技術路線制備人造金剛石，高溫高壓合成法模擬了天然金剛石的合成條件，在高溫高壓下可以制備出微米級別的合成金剛石顆粒。化學氣相沉積法（CVD）中的微波等離子體化學氣相沉積法（MPCVD）則能夠精準控制金剛石晶粒尺寸、晶粒純度和晶粒界面，獲得高品質，大尺寸，性能可調控的金剛石襯底，為5G和其他高功率電子系統（如高電子遷移率晶體管、混合功率放大器等）提供更有效、更小型和簡易化的解決方案，據悉CVD金剛石散熱片可以使氮化鎵（GaN）固態射頻X波段功率放大器、先進專用集成電路（ASIC）和激光二極管等產品的整體系統生產率提高數倍。

金剛石在導熱領域的應用

金剛石散熱襯底

為了讓大家對金剛石的制備以及其在熱管理領域中的應用現狀有更深入的了解，在3月3-5日，舉辦的“2024年全國導熱粉體材料創新發展論壇(第4屆)”上，粉體圈將邀請元素六商貿（上海）有限公司的亞洲戰略業務總監秦景霞(Nina Qin)女士為我們分享報告《金剛石導熱材料的應用和前景》，內容包括：

1、元素六公司介紹

2、金剛石為何用于熱管理以及如何合成

3、金剛石熱管理應用

4、熱管理金剛石的前景

報告人簡介

秦景霞（Nina Qin），元素六商貿（上海）有限公司亞洲戰略業務總監，畢業于湖南大學機械設計制造及其自動化專業，深耕于金剛石，立方氮化硼，硬質合金等超硬材料的各種工業應用以及前沿應用十余年，立足于國際領先品牌平臺，借力于中國超硬材料制品行業的產業集群優勢，熟知相關產品的各類傳統應用，前沿應用，及各行業發展的脈動趨勢。

關于元素六

英國元素六，成立于1946年，隸屬于戴比爾斯集團。元素六利用合成金剛石和碳化鎢的獨特性能為客戶提供超級材料，助力提高工業工具和前沿科技的效率、性能和可靠性。元素六人造金剛石，硬質合金等先進超硬材料的設計，研發，生產和整體解決方案處于全球領先地位。公司遍布全球五大洲，在英國，愛爾蘭，德國，南非和美國都設有生產基地。

技術路線：CVD & HPHT

產品類別: 各種合成金剛石，PDC, PCD, PCBN, 磨料，硬質合金，及各種整體解決方案服務

應用場景:機械，熱管理，聲學，光學，電子，化學，量子等

典型前沿應用:半導體，激光，消費電子，功率器件，水處理，量子，揚聲器等

典型傳統加工應用: 切鉆磨拋， 石油鉆井，道路礦采，機械加工（汽車，航空，3C），木材加工，石材加工，脆性材料加工等

蘇州導熱粉體論壇會務組

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