金刚石散热器也称为金刚石热扩散器或金刚石热沉，是由人造金刚石制成的无源元件，可帮助散发许多电子和光子设备中产生的潜在破坏性热量。这些设备包括卫星通信中使用的高功率射频器件、高功率激光二极管、高功率激光镜和盘形激光器等等。
典型的金刚石散热器是放置在热源和主动或被动冷却热沉之间的人造金刚石薄片（最多为 2 毫米）。良好的机械接触至关重要；许多应用都采用焊接或铜焊，偶尔也使用机械夹紧工艺。与铜或铝等传统热管理材料相比，这些金刚石散热器具有多种优势，使其在高效散热至关重要的应用中具有较高价值。
出色的电性能和热性能组合
虽然金刚石以其硬度而闻名，但实际上它还有另外两种特性（即，电特性和热特性），它们是金刚石在散热器中得到广泛使用的关键。
高导热性。金刚石是一种特殊的热导体，根据产品等级的不同，其导热系数约为 1,500W/mK - 2,200 W/mK。这明显高于铜（高达 400 W/mK）和铝（高达 220 W/mK）等其他常见材料。这种高导热性使金刚石能够比任何其他材料更有效地将热量从热源转移出去。
出色的电绝缘体：如果您想从电子元件中吸取热量并通过金属热沉将其散发出去，为什么要使用金刚石散热器作为额外的界面层而不是直接接触呢？ 主要原因是金刚石不仅是出色的热导体，而且还是极好的电绝缘体。它具有与玻璃和陶瓷相似的电性能，一个多世纪以来，玻璃和陶瓷一直广泛用于电绝缘领域。因此，金刚石散热器是任何需要尽可能高的热流和电气隔离的应用的首选。这就是为什么它的许多应用都涉及高功率电子或光子元件。
金刚石的其他几个优点
金刚石还有其他一些优点，这些优点在特定散热器应用中可能是重要的考虑因素。
重量轻。金刚石散热器重量轻有两个原因。首先，金刚石本质上是一种轻质材料。其次，由于它是一种有效的绝缘体，具有极高的击穿特性，因此散热器可以非常薄。这在卫星和其他航空航天应用中是一个优势，因为在这些应用中必须尽可能减少系统的总重量。
热稳定性。金刚石的热膨胀系数较低，这意味着它不会随着温度的变化而显著膨胀或收缩。这一特性有助于保持散热器等受热梯度影响的设备的完整性，并且还提高了这些设备的长期稳定性。
耐腐蚀性。金刚石具有很强的耐化学腐蚀能力，包括对强酸、强碱，甚至有机溶剂等均有保护作用。这使得金刚石散热器非常适合工业和其他可能遇到严苛环境的应用。
卓越的硬度。大多数读者已经知道，金刚石是已知最硬的材料之一，这就是为什么人造金刚石广泛用于涂覆锯片和其他刃具的原因。在散热方面，这种韧性对于需要机械耐久性和耐磨性的应用是有益的。
光学透明。以超纯形式制造的金刚石是光学透明的。大多数散热器应用不需要高光学透明度，但如果需要，Coherent 高意建议使用我们的“光学级”材料，而不是我们的“热量级”材料之一。
我们如何制造更出色的人造 CVD 金刚石散热器
Coherent 高意 通过化学气相沉积工艺制造金刚石。在特殊的高温室中，我们使用强微波在含碳甲烷气体中产生等离子体。这会释放出游离碳原子，这些碳原子沉积在金刚石种晶层上，慢慢形成多晶 CVD 金刚石晶片。
通过调整这一生长过程，Coherent 高意完善了为各种高性能温度管理应用生成多晶 CVD 金刚石的能力。我们提供多种热量级，最高等级的导热系数超过 2200 W/mK。
利用我们出色的制造设施，我们可以根据客户规格制造直径达 145 毫米、厚度达 2 毫米及以上的超平坦、超光滑零件，以确保与您的设备实现出色的热接触。我们的金刚石散热器可以有效地分配和消散发热元件的热量，降低过热风险并延长电子设备的使用寿命。
SiC/Dia/Cu 与纯 Cu 堆栈上的高功率激光二极管的热模型：该模型中的二极管经过编程，具有 2200 W/mm3 的高内部热量。左侧的六个结构是二极管/SiC/Ti/金刚石堆栈，而右侧的六个结构是二极管/Cu 堆栈。所有十二个结构都粘合到水冷铜板上。
我们的金刚石散热器的应用领域
金刚石散热器为管理热问题以及维持关键电子和光子元件的性能及寿命提供了极具吸引力的解决方案。这就是为什么我们的散热器产品用于效率和可靠性至关重要的行业，例如航空航天、军事和高性能计算等。
具体示例包括计算机和服务器中的高性能 CPU 和 GPU，尤其是在需要更高性能以支持人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 应用发展的数据中心应用中。它们还用于许多 LED 照明系统，特别是那些涉及高强度设备的系统。我们的金刚石散热器的其他应用包括卫星和航空航天设备，例如卫星通信中使用的高功率射频 (RF) 设备。
我们散热器的光子应用包括高功率激光二极管和激光光学器件。我们还支持将这些产品与一些电力电子元件配合使用。最后，电动汽车和自动驾驶汽车的快速发展正在为我们的金刚石散热器开辟另一个市场 - 可将其用于一些高功率电子元件。
当您需要使用金刚石作为散热器时，Coherent 可为您提供卓越的解决方案。
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