中国粉体网讯 金刚石/铜复合材料作为优异的散热材料之一，具有密度低、热导率高及热膨胀系数可调等优点，有望解决未来高热流密度电子器件的封装和散热难题。
技术背景
新技术时代下，电子信息制造业已迅猛发展成为我国重要的经济支柱，国家科技发展纲要把高端芯片和极大规模集成电路制造业列为重大专项。现阶段，为了追求更快的运算速度和更复杂的功能，电子器件集成度越来越高，特征尺寸越来小，这样将导致功率密度大幅提高，单位面积散热量迅速增加。
如何将产生的大量热量转移出去，已成为电子器件安全、稳定、高效工作的关键。
由于铜和金刚石具有优异的导热性能和较低的热膨胀性，金刚石颗粒分散在铜基体中构成的复合材料具有较高的热导率、合适的热膨胀系数和优异的力学性能等优点，因此在高性能散热材料领域具有广阔的应用前景。
关键性能指标
热导率与热膨胀系数是评价金刚石/铜复合材料热学性能优劣的两个关键性能指标。这两个指标同时受复合材料成分（主要指金刚石颗粒粒径与体积分数）、制备工艺等影响。
1.复合材料成分
在金刚石/铜复合材料中，一般使用粒径为几十到几百微米的金刚石颗粒，通过改变金刚石所占的体积分数来调控复合材料的导热性能，即在复合材料成分中，金刚石颗粒粒径与体积分数是影响其导热性能的主要因素。
金刚石体积分数对金刚石/铜复合材料热导率与热膨胀系数的影响
2.制备工艺
目前，金刚石/铜复合材料的制备方法有很多种，主要包括粉末冶金法、高温高压法、放电等离子烧结法、压力浸渗法、无压浸渗法、真空热压浸渗法及复合电沉积法等。在各制备方法中，温度与压强是制备过程中两个重要工艺参数。
温度与压强对金刚石/铜复合材料热导率的影响
众多研究成果显示，随着金刚石颗粒粒径和体积分数以及相关制备工艺参数的改变，金刚石/铜复合材料的热导率会发生较大的改变，而热膨胀系数随金刚石体积分数影响较大。针对需要热膨胀系数相匹配的应用场合，可通过试验的方法优先找到合适热膨胀系数下的金刚石体积分数，再通过改变其他参数来提高复合材料的热导率，最终获得所需的高导热金刚石/铜复合材料。
元素六散热方案
元素六（Element Six）是全球领先的金刚石技术解决方案供应商。针对高功率电子器件散热难题，公司最新推出的Cu-Diamond复合材料通过创新设计实现热导率800-1000 W/(m·K)，较纯铜提升2-2.5倍，同时将热膨胀系数（CTE）精确控制在7.2-10.5 ppm/K，与GaN/SiC芯片形成理想匹配。材料采用梯度分布技术，在保证超高导热性能的同时，实现热循环稳定性提升，可在极端热疲劳测试中下保持结构完整性。
铜-金刚石复合材料（样品） 图源：元素六官网
Cu-Diamond复合材料核心优势包括：
1.动态调节能力：通过优化金刚石体积分数和粒径，实现导热率，热膨胀系数与机械强度的精准平衡，高度匹配最终应用场景；
2.可靠性保障：极低的界面热阻，抗热疲劳寿命大幅提升；
3.封装兼容性：表面可镀覆Au/Ni等金属层，支持共晶焊、烧结等主流工艺，满足3D封装需求；
4.材料提供多样化选择：标准尺寸和厚度几乎全覆盖，最薄0.25mm，可定制阶梯式、曲面及微孔结构。
该解决方案是高功率密度半导体器件应用的理想散热器选择，包括：高性能计算的高端人工智能芯片、国防和无线通信的射频功率放大器、可靠功率转换的功率模块以及高功率半导体激光器。
2025年5月28日，中国粉体网将在江苏·苏州举办“第二届高导热材料与应用技术大会暨导热填料技术研讨会”。届时，我们邀请到Element Six（元素六）亚洲战略业务总监秦景霞出席本次大会并作题为《高性能金刚石铜复合材料散热解决方案》的报告。本报告将具体介绍金刚石铜复合材料的制备工艺、技术优势以及行业展望。
个人简介
秦景霞，Element Six（元素六）亚洲战略业务总监，毕业于湖南大学机械设计制造及其自动化专业，深耕于金刚石，立方氮化硼，硬质合金等超硬材料的各种工业应用以及前沿应用十余年，立足国际领先品牌平台，借力中国超硬材料制品行业的产业集群优势，熟知相关产品的各类传统应用，前沿应用，及各行业发展的脉动趋势。
参考来源：
1.元素六官网，中国粉体网
2.王鲁华.铜／金刚石复合材料的界面结构与导热性能.北京科技大学
3.王子扬等.界面导热对铜/金刚石复合材料热导率的影响分析.工程热物理学报
4.李明君等.高导热金刚石/铜复合材料研究进展.中国表面工程
（中国粉体网编辑整理/轻言）
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