产品概述
金刚石-铜复合材料是一种各向同性的高导热、低热膨胀系数轻质导热复合材料。其组织构成为高温高压制成的金刚石粉体与铜基体复合，将金刚石的高导热特性与铜的加工性能优势结合在一起，是新一代芯片封装基板的高性能热管理材料。
该材料具备热导率 600–950 W/(m·K) 的优秀导热能力，同时保持与芯片匹配的低热膨胀系数（4–10 ×10⁻⁶/K），性能可在宽幅区域可调控，以满足不同芯片封装场景的需求。可替代 CMC（铜钼铜）、CPC（铜-钼铜-铜）等传统封装材料，热导率提升 3 倍。
600–950 W/(m·K)
热导率 · 可替代CMC/CPC，提升3倍
4–10 ×10⁻⁶/K
热膨胀系数 · 与芯片匹配
5.8–7.0 g/cm³
低密度 · 轻质封装
<200×200 mm
大尺寸 · 可定制
技术优势
金刚石-铜复合材料通过双连通相结构（金刚石颗粒形成导热骨架 + 铜基体填充），实现了"高导热 + 低膨胀 + 轻量化"的三重性能平衡，是下一代高性能电子封装热管理材料的首选。
- 各向同性高导热 —— 热导率 600–950 W/(m·K)，在全方向上均匀导热，显著优于传统封装材料
- 低热膨胀系数 —— CTE 在 4–10 ×10⁻⁶/K 范围内可选，可匹配 Si、GaAs、GaN 芯片的热膨胀特性
- 宽幅性能调控 —— 通过调节金刚石含量和粒径分布，性能可在宽范围内按需定制
- 轻量化 —— 密度仅 5.8–7.0 g/cm³，适合对重量敏感的航空航天封装应用
- 热导率提升 3 倍 —— 相比传统 CMC/CPC 材料，热导率提升 3 倍以上
- 大尺寸能力 —— 最大可制备 ＜200×200 mm 的复合材料板材
- 可加工性好 —— 支持切割、钻孔、研磨等机加工，亦支持异形导热构件定制
技术参数
以下为金刚石-铜复合材料的标准产品参数。金刚石含量和粒径分布可根据客户需求进行定制调节。
| 热学与物理性能 | |
|---|---|
| 热导率 | 600 / 700 / 800 / 950 W/(m·K)（多档可选） |
| 热膨胀系数 (CTE) | 4–10 ×10⁻⁶/K（可调） |
| 密度 | 5.8–7.0 (±0.1) g/cm³ |
| 工作温度范围 | -50°C ~ +400°C |
| 导热方向性 | 各向同性 |
| 尺寸与加工参数 | |
|---|---|
| 最大尺寸 | ＜200 × 200 mm |
| 厚度范围 | 0.5–5.0 mm（可定制） |
| 表面粗糙度 | 可定制 Ra 0.1–3.2 μm |
| 金刚石含量 | 40–65 vol%（可调） |
| 加工方式 | 支持切割、钻孔、异形加工 |
封装基板材料对比
| 材料 | 热导率 W/(m·K) | CTE ×10⁻⁶/K | 密度 g/cm³ | 相对成本 |
|---|---|---|---|---|
| 铜钼铜 (CMC) | 160–200 | 6–8 | 9.3–9.7 | 中高 |
| 铜-钼铜-铜 (CPC) | 180–220 | 7–8 | 9.1–9.5 | 中 |
| 铜钨合金 (CuW) | 180–230 | 6–9 | 15–17 | 中 |
| 碳化硅铝 (AlSiC) | 170–200 | 7–9 | 2.9–3.0 | 中低 |
| 金刚石-铜复合材料 | 600–950 | 4–10 | 5.8–7.0 | 中高 |
* 金刚石-铜复合材料热导率远超传统封装材料，同时保持低 CTE 和轻量化，尤其适合高功率密度芯片热管理。
应用场景
射频功率放大器封装
替代 CMC/CPC 基板，热导率提升 3 倍，确保 5G 基站 GaN/GaAs 功放芯片在高温环境下的可靠工作。
光模块散热基板
高速光模块（100G/400G/800G）TOSA/ROSA 散热基板，低 CTE 匹配激光器芯片，保障波长稳定性。
CPU/GPU 封装
高功耗 CPU/GPU（TDP＞300W）封装盖板/基板，快速均热，降低芯片结温 15–25°C。
IGBT 功率模块
新能源车主驱 IGBT 模块绝缘基板替代，高导热 + 低膨胀确保焊层热循环可靠性。
军工电子封装
相控阵雷达 T/R 组件、电子对抗装备功放封装，高导热低膨胀，满足严苛环境可靠性要求。
异形导热构件
支持激光切割、钻孔等异形加工，可制作复杂形状的定制导热构件，满足特殊结构散热需求。
选型指南
| 参数 | 推荐范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 热导率等级 | 600–950 W/(m·K) | 功率密度越大，所需热导率越高；＞200W/cm² 建议 800+ |
| CTE 匹配 | 4–8 ×10⁻⁶/K | Si 芯片 → CTE~4；GaAs 芯片 → CTE~6；GaN 芯片 → CTE~5 |
| 厚度 | 0.5–1.5 mm | 越薄热阻越低，兼顾机械强度 |
| 尺寸 | 根据封装设计 | 标准外框内任意形状，支持异形切割 |
| 金刚石含量 | 40–60 vol% | 含量越高热导率越高，成本也随之增加 |
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