中国粉体网讯 随着半导体行业向高功率、高密度方向快速发展，芯片散热已成为制约电子设备性能提升的核心瓶颈，液冷方式是解决这一散热瓶颈的方案之一。液冷散热器的主流材质为铜和铝，其热导率分别为398 W/(m·k)和237 W/(m·k)，主要依靠CNC加工、钎焊、冲压或压铸等传统工艺制造流道结构，但这些材料受自身导热上限限制，难以满足日益增长的芯片散热需求。
金刚石作为微通道基体材料具有极高的硬度、极好的导热性能，还具有较好的抗腐蚀性和电绝缘性，但大尺寸金刚石制备成本高、难以批量应用。以金刚石颗粒为增强相、金属为基体的复合材料（热导率可达500~1000 W/(m·k)）导热性能优异且制备相对简便，但也因硬度高、脆性大而难以通过传统机械加工成型复杂流道。
现有方案尝试将金刚石复合材料与铜、铝金属层复合，再在金属层上加工流道，但该方式受限于传统工艺能力，流道形状单一、难以贴合不规则热源实现随形冷却、转角处易产生湍流和压降，更关键的是金刚石复合材料与铜、铝之间存在显著的热膨胀系数失配，导致结合界面应力高、易发生翘曲变形，且在冷热循环冲击下存在裂纹扩展和失效风险，限制了散热器的可靠性和使用寿命。
近日，陕西斯瑞新材料股份有限公司申请了一项“一种金属基金刚石复合材料散热器及其制备方法”的专利。通过金刚石复合材料底板实现高效导热，并借助过渡金属层缓解热膨胀失配应力、保障界面服役可靠性，进一步结合3D打印流道层实现复杂三维流道结构的自由成型，从而能够实现高热导率、高界面可靠性与高流道设计自由度的综合技术效果。专利公开号为：CN 122719451A。
散热器的制备方法如下：
1、底板制备：金刚石颗粒先表面金属化处理，再与金属基体粉末（优选铜粉）按预定比例均匀混合获得混合料，然后压制成型得到底板坯体。
2、复合基板制备：选用高熔点、低热膨胀系数金属粉末（优选钨粉或钼粉）与铜粉混合压制，制备过渡金属层坯体；将底板坯体和过渡金属层坯体叠置组装得到叠层组合体；对叠层组合体进行热压烧结，获得复合基板。
3、流道层成型与后处理：将复合基板进行预热，在惰性气氛下采用增材制造工艺在过渡金属层表面打印流道层；完成打印后对散热器开展后处理，包括喷砂、抛光、超声波清洗及干燥，去除浮粉、飞溅物，降低流道内壁粗糙度，保证流道内部洁净。
通过平整度测试、冷热冲击试验，证明了过渡金属层不仅能够降低制备过程中的热应力翘曲，同时在大温差循环工况下能够有效抑制界面强度的衰减，从而有助于提升散热器的长期服役可靠性和使用寿命。
关于斯瑞新材
斯瑞新材成立于1995年，位于西安高新技术产业开发区，拥有三个制造基地、多个全资子公司以及控、参股公司。公司专注于高性能铜合金材料、制品及其它特殊铜合金系列材料的研发和制造，拥有核心发明专利超270项。建有铜铬系列触头材料、铜钨系列触头材料生产线、铜铬锆合金材料生产线、医疗影像零组件用铜合金材料生产线。产品广泛服务于中高压电力开关、轨道交通电机、新能源汽车、高端医疗设备、模具制造、钢铁冶金结晶器、新一代电子信息产业等领域。当前，公司正积极研发低成本、可批量生产的铜金刚石制备工艺。
图源：斯瑞新材
参考来源：
国家知识产权局、斯瑞新材
（中国粉体网编辑整理/石语）
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