随着微电子技术与功率电子技术的快速发展,芯片级和模块级的核心电子器件不断朝着体积更小、功能集成度高、功率密度高的方向发展,这导致电子器件的热流密度也越来越高,对散热器的导热系数、密度、热膨胀系数提出了越来越高的要求。
散热基板通常作为热源与散热器之间的桥梁,直接与发热元件接触,快速吸收并传导热量。散热器则负责将这些热量进一步散发到周围环境中,确保发热元件的工作温度保持在安全范围内。近日,华为就公布了“一种铜金刚石散热基板”专利(授权公告号CN223110366U),将金刚石应用从点状的“嵌入式散热”向大面积复合底板方向拓展。
铜金刚石散热基板是一种高性能的复合散热材料,它结合了铜的高导热性和金刚石的低热膨胀系数及高硬度,以满足现代电子设备对高效散热和热管理的需求。铜金刚石基板采用三明治结构,具体为将铜金刚石材料作为核心层,在其周围以及上下两侧覆盖其它金属材料,形成类似三明治的层状结构。
在现有的铜金刚石散热基板中,首先将金属化的金刚石颗粒与铜粉的混合物进行预压得到铜金刚石生坯,再将铜金刚石生坯放置到铜板的预置孔中,铜板的上下覆盖铜粉后进行烧结,从而得到三明治结构的铜金刚石散热基板。
然而,上述散热基板中的上下两层铜层与中间的铜金刚石复合层结合的不够紧密,无法满足实际应用的需要。本申请提供了一种铜金刚石散热基板,用于确保铜金刚石复合层与上下两层铜层紧密结合,提高散热基板的牢固程度,满足不同场景的需要。
其实,华为在金刚石散热领域的布局由来已久。2023年3月,华为用于芯片散热的两项复合导热材料专利公布。专利说明书显示,两项专利以不同的技术方案获取芯片散热的复合导热材料,其中一个技术方案以铁磁性颗粒材料作为导热填料;另一个技术方案则以金刚石颗粒材料为主要散热材料。两个技术方案经实验验证,较传统硅脂等界面导热材料的导热性能,有大幅度的提升。可广泛适用于,手机、电脑、服务器等电子设备中。
2023年11月,其与哈尔滨工业大学联合公开的“一种基于硅和金刚石的三维集成芯片的混合键合方法”专利,提出通过混合异质材料(包括金刚石与石墨烯)的界面调控,实现大尺寸低热阻的三维键合结构,为3D封装芯片中“堆叠发热”问题提供了系统性解决路径。
去年12月,华为公布一项名为“一种半导体器件及其制作方法、集成电路、电子设备”的专利。据了解,该专利提供了一种半导体器件及其制作方法、集成电路、电子设备,增加金刚石散热层与钝化层的接触面积,改善金刚石散热层与钝化层之间的结合力,并且通过减小金刚石散热层与栅极之间的热扩散距离,提高半导体器件的散热效率。
金刚石是已知导热率最高的材料。不难看出,华为密集研发相关专利,表明其正押注下一代高性能散热方案,以应对5G、AI芯片、高算力设备等日益严峻的散热挑战。
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