金刚石散热器，又称金刚石热扩散器或金刚石热沉，是一种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、高功率激光镜和盘式激光器等。
典型的金刚石散热器是在热源与主动或被动冷却的散热片之间放置的人造金刚石薄片（厚度不超过2毫米）。良好的机械接触至关重要；许多应用采用焊接或铜焊，偶尔也会使用机械夹紧工艺。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。
出色的电性能与热性能的结合
虽然金刚石以其硬度而闻名，但实际上它还具有另外两种特性（即电学特性和热学特性），正是这些特性使得金刚石在散热器中得到了广泛应用。
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 1,500 W/mK 至 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。这种高导热性使得金刚石能够比任何其他材料更有效地将热量从热源导出。
出色的电绝缘体：如果您想从电子元件中吸收热量，并通过金属散热片将其散发出去，为什么不直接接触，而要使用金刚石散热片作为额外的界面层呢？ 主要原因是钻石不仅是一种出色的热导体，还是一种极佳的电绝缘体。它的电学性能与玻璃和陶瓷相似，而玻璃和陶瓷在过去一个多世纪里一直被广泛应用于电绝缘领域。因此，钻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
金刚石还具有其他一些优点，这些优点在特定的散热器应用中可能是重要的考量因素。
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，因此散热器可以做得非常薄。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，这意味着它不会因温度变化而发生显著的膨胀或收缩。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，并提高了这些设备的长期稳定性。
耐腐蚀性。金刚石具有极强的耐化学腐蚀能力，包括对强酸、强碱，甚至有机溶剂等均具有防护作用。这使得金刚石散热器非常适合工业及其他可能面临严苛环境的应用。
卓越的硬度。大多数读者都知道，金刚石是已知最硬的材料之一，这也正是人造金刚石被广泛用于锯片及其他切削工具涂层的原因。在散热方面，这种硬度对于需要机械耐久性和耐磨性的应用大有裨益。
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。
我们如何制造更优质的人造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。
凭借我们一流的制造设施，我们可以根据客户规格制造直径达 145 毫米、厚度达 2 毫米及以上的超平整、超光滑部件，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能够有效分配和散发发热元件的热量，降低过热风险并延长电子设备的使用寿命。
SiC/金刚石/铜与纯铜堆栈上高功率激光二极管的热模型：该模型中的二极管被编程为具有 2200 W/mm³ 的高内部热负荷。左侧的六个结构为二极管/SiC/Ti/金刚石堆栈，右侧的六个结构为二极管/Cu 堆栈。所有十二个结构均粘合在水冷铜板上。
我们的金刚石散热器的应用领域
金刚石散热器为解决散热问题以及维持关键电子和光子元件的性能与使用寿命提供了极具吸引力的解决方案。正因如此，我们的散热器产品被广泛应用于航空航天、军事及高性能计算等对效率和可靠性要求极高的行业。
具体示例包括计算机和服务器中的高性能 CPU 和 GPU，特别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。它们还被广泛应用于许多 LED 照明系统，尤其是涉及高功率设备的系统。我们金刚石散热器的其他应用还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。
我们散热器的应用领域涵盖高功率激光二极管和激光光学器件。此外，我们还支持将这些产品与某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为我们的金刚石散热器开拓另一个市场——可用于某些高功率电子元件。
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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