金刚石具有独特的晶体结构以及优良的物理化学性能,被认为是最有前景的高导热性材料之一。在室温下,人造金刚石的导热系数可达2000 W/(m·K),远超传统金属的导热性能,在大功率电子器件、微波设备和高性能激光系统等发热严重的领域具有广阔的应用前景。随着器件功率密度和集成度的不断提高,如何利用金刚石材料的高导热性对器件进行散热已成为关键课题之一。
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曙晖新材 金刚石系列产品
金刚石金属化,即在金刚石表面形成可靠的导电金属接触层,是金刚石从材料走向器件的核心工艺障碍。金刚石表面的化学惰性和极低表面能使常规金属层附着力极差,直接沉积金属往往导致接触电阻过高、界面缺陷密集,无法满足功率器件和集成电路的要求,这一问题长期制约着金刚石半导体的工程化应用。
化合积电 金刚石热沉片
由于金刚石与常用金属材料(Cu、Al) 结合力较差,所以通常需对金刚石表面进行金属化处理,磁控溅射和钎焊是目前较为成熟的金属化方法之一,可以在金刚石表面形成一层过渡层,改善二者之间的结合强度。
制作金刚石封装基板的工艺流程如下:先将金刚石表面清洗干净后烘干,再在其表面先用磁控溅射镀膜一层金属钛,再镀膜一层金属铜,以保证金刚石基板与金属的结合力。然后,经过线路曝光、显影、电镀、蚀刻等步骤,形成电路图形。在此过程中,还需要克服加工过程中金刚石高硬度的负面影响,以确保保障金刚石封装基板的性能。
  • AMB金刚石基板
活性金属钎焊(Active Metal Brazing,AMB)是在高温真空条件下,利用含活性元素(Ti、Zr、Cr等)的钎料与陶瓷基板发生界面化学反应,实现金属铜层与陶瓷的直接键合。将金刚石引入AMB覆铜板,是当前产业探索的前沿方向。
金刚石AMB覆铜板以金刚石替代传统陶瓷作为基板材料,双面覆铜形成三明治结构,兼顾金刚石的超高导热与铜的导电导热性能。据行业技术资料,AMB金刚石覆铜板综合热导率可达500至1800 W/(m·K),热膨胀系数可调范围3至6×10⁻⁶/K,体积电阻率(20°C)不低于5×10¹³ Ω·cm,兼具高绝缘与可电镀特性。金刚石与铜的晶格常数分别为0.357 nm和0.361 nm,二者较为接近,为界面结合提供了有利条件,但铜不浸润碳的本质问题仍需借助中间层(如Ti-Pt-Au、Mo、Ta等)解决。
金刚石金属化/金刚石覆铜热沉片相关布局企业
化合积电
化合积电(厦门)半导体科技有限公司,是一家专注于宽禁带半导体衬底材料和器件的企业,产品包括:晶圆级金刚石衬底、金刚石热沉片、GaN on Diamond 、Diamond on GaN、硅基氮化铝、蓝宝石基氮化铝、金刚石基氮化铝。

化合积电金刚石AMB产品,充分发挥金刚石的超高导热能力的同时,通过AMB这种高可靠的工艺,集成到功率模块中,实现了金刚石材料在新能源汽车IGBT等关键领域的应用可能。

化合积电 AMB金刚石热沉片

金刚石AMB直接将热导率提升一个数量级,芯片结温显著降低,模块功率密度和可靠性大幅提高。金刚石的热膨胀系数与半导体芯片(如SiC)匹配,能减少热应力,延长寿命。AMB工艺提供了强大的界面结合力,确保了金刚石在高振动、大温差的车规环境下稳定工作。

苏州博志金钻科技

苏州博志金钻科技有限责任公司是专注于高功率散热封装材料器件的研发和生产的高新技术企业,解决芯片和模组面临的小型化、高密度、高性能的技术挑战。产品为陶瓷载板、金刚石基载板及新一代互联器件,应用于光通讯、数据中心、光电芯片、智能传感、激光器等领域。

其金刚石散热系列产品,涵盖超薄金刚石散热片、超薄金刚石薄膜器件、单/多晶金刚石封装载板及改性金刚石粉末/金刚石铜复合材料四大类,构建起芯片级、模组级、系统级的全层级散热解决方案。

其超薄金刚石载板的制备方法包括:选取异质衬底,进行清洗、种晶后引入牺牲层;通过化学气相沉积在经过预处理后的衬底上生长出致密连续的超薄金刚石膜;对金刚石薄膜依次进行表面清洁、活化和改性;在金刚石载板表面构建导电布线和散热基底所需的金属层结构;将已沉积在异质基底上的超薄金刚石膜从基底分离,获得自支撑的金刚石载板。

宁波晶钻科技股份有限公司

宁波晶钻科技股份有限公司位于浙江宁波,公司建有CVD金刚石生产及加工装备研发中心,以天然和人造金刚石为材料基础,以CVD、纳米制造、激光微细超精加工等国际前沿现代制造技术为手段,致力于金刚石及金刚石工具和相关装备的研发、生产、销售与服务。

其镀铜金刚石热沉片尺寸可定制、热导率≥2300 W/(m·K)、表面金属图形化可定制;主要应用于高功率逆变器散热衬底。

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先材半导体
先材(深圳)半导体科技有限公司是一家以金刚石材料为基础,围绕金刚石芯片热沉、金刚石元器件、金刚石光学窗口等工业化应用,为客户提供金刚石一体式解决方案的高科技公司。
在单晶金刚石热沉片领域,先材(深圳)半导体科技有限公司依托全流程自主可控的制造能力,已实现超薄化、高导热等级产品的稳定量产。 0.1 mm及以下超薄单晶热沉片厚度一致性控制在 ±5 μm 以内,确保贴片良率与热阻稳定。并可提供激光加工、金属化镀膜服务(如Ti/Cu/Ni/Au等),从材料到金属化,从加工到贴装全流程交付。
河南曙晖新材有限公司
河南曙晖新材有限公司以“高端热管理与半导体封装领域的一体化金刚石材料解决方案提供商”为核心定位,构建了从CVD金刚石单晶/多晶基材—金刚石复合材料—高端封装/热管理器件—量子金刚石的完整产业生态。
金刚石基板金属化:AMB/DPC/TCB产品
  • 金刚石多晶(TCB热压键合、DPC直接镀铜、AMB金属钎焊);
  • 金刚石复合铜(TCB热压键合、DPC直接镀铜、AMB金属钎焊);
  • 碳化硅沉积金刚石(TCB热压键合、DPC直接镀铜、AMB金属钎焊);
  • 氮化硅沉积金刚石(TCB热压键合、DPC直接镀铜、AMB金属钎焊);
  • 金刚石碳化硅(TCB热压键合、DPC直接镀铜、AMB金属钎焊)。
基底基材×金属化工艺:DBC/DPC/AMB;适用场景:SiC/GaN 功率模块、IGBT、储能变流器、车载电驱、高速光模块高端热管理
选型决策指南:
  • 极限散热、预算充足、军工/高端算力SiC → 金刚石多晶+AMB;
  • 车载电驱SiC模组,需要匹配CTE、平衡成本与导热→ 金刚石复合铜 + AMB;
  • 追求高于普通 SiC DBC 性能,控制材料成本,大功率 IGBT → SiC 沉积金刚石 + DBC/AMB;
  • 剧烈温度交变、振动工况,看重机械抗冲击能力 → Si₃N₄沉积金刚石 + AMB。
湖北碳六科技有限公司
湖北碳六科技有限公司致力于提供大尺寸高热导率的金刚石散热材料,适用于高功率电子器件、激光器、半导体器件等领域。公司产品包括:CVD单晶金刚石、CVD多晶金刚石、金刚石覆铜片、金刚石铜复合材料。
金刚石覆铜片
金刚石覆铜片采用金刚石和铜的复合结构,结合了金刚石的高热导率和铜的优异导电性;金刚石层厚度约0.3-1.0 mm,铜层厚度 0.1-0.5 mm。金刚石覆铜片能够提供优异的热导性能,用于高功率功率模块散热,同时保持良好的电导性,确保模块的稳定运行。
河南科之诚第三代半导体碳基芯片有限公司
河南科之诚第三代半导体碳基芯片有限公司

河南科之诚第三代半导体碳基芯片有限公司系国内领先的金刚石散热材料、金刚石基射频器件研发的高科技企业,拥有CVD化学气相沉积设备、PVD物理气相沉积设备、研磨抛光减薄机及各类试验检测仪器,具备金刚石基压电多层膜晶圆制备批量生产能力。

公司拥有大面积高平整度金刚石薄膜异质沉积,金刚石表面功能化、图形化、刻蚀及金刚石TDV结构等方面核心技术。产品主要聚焦金刚石功能材料、射频应用两大系列,包括热沉基板、金刚石窗体等。

其自研功能化金刚石散热基板已批量交付国内重点微电子封装科研院所,专项适配Chiplet、2.5D/3D堆叠等AI算力芯片先进封装研发场景。依托自主MPCVD大尺寸沉积、超薄精密研磨、金属化一体化工艺,产品热导率稳定达1300W/(m·K)以上,可快速抹平芯片局域高温热点;基板热膨胀系数与硅基芯片高度适配,翘曲、粗糙度指标满足院所高精度键合要求,完美适配倒装封装、中介层集成等先进工艺。

富力天晟——斯利通
富力天晟科技(武汉)有限公司专注于陶瓷基电路板的研制和开发,对于各种材料的金属化工艺,具有领先同行的优势。目前已经完成交付的产品,包括的材料类型有:氧化铝陶瓷基、氮化铝陶瓷基、氧化锆、氧化铅、碳化硅、氮化硅、ZAT、玻璃、石英、金刚石、蓝宝石陶瓷基等。
合肥先端晶体科技有限责任公司
先端晶体科技
合肥先端晶体科技有限责任公司是一家集研发、生产、销售为一体的高科技公司。公司掌握了批量生长高质量大尺寸金刚石的关键技术,拥有一流的研发团队与先进的设备和工艺,可生产珠宝级钻石、单晶金刚石刀片、量子级金刚石、光学窗口、散热片和半导体级金刚石等产品。公司正致力于拓展金刚石在工业及科研领域的应用。
先端晶体科技
先端晶体 金属化金刚石基板

金刚石室温热导率可达2200W/mK,是Cu的5倍。用于射频、光电、功率等芯片散热,可大幅提升芯片功率、寿命与稳定性。先端晶体提供各种类型的金刚石单晶、多晶散热基板产品,并提供金属化与焊接解决方案。

长飞光纤(601869)
长飞光纤光缆股份有限公司是全球领先的光纤预制棒、光纤、光缆及综合解决方案提供商,主要生产和销售通信行业广泛采用的各种标准规格的光纤预制棒、光纤、光缆。
散热材料方面,以大功率光电子器件领域的高密度封装材料为主要应用重点,针对大功率激光器、IGBT、射频通信等领域存在的封装散热材料不足问题,自主研发、展示了金刚石铜复合材料、金刚石铝复合材料、AMB金刚石覆铜板等第三代散热材料,满足SiC、氮化镓等最新一代基板材料封装的要求。
长飞光纤 AMB金刚石覆铜板

众芯坚亥半导体技术(安徽)有限公司

众芯坚亥半导体技术(安徽)有限公司成立于 2021 年,为浙江众芯坚亥半导体技术有限公司全资子公司,位于安徽滁州。公司现已建成一条完整的泛半导体工艺生产线,生产区面积约 3000 平方米,具备高端半导体工艺制造与批量生产能力。

DPC金刚石热沉

既可提供全工序薄膜电路代工服务,也可开展分工艺工序代工服务,涵盖精密激光打孔开槽、砂轮划片切割、高精度测控溅射、电镀 Cu/Ni/Au、化镀镍钯金、微波射频无源器件性能测试等关键工艺环节。可提供DPC金刚石热沉代工服务,金刚石热沉产品正式进入批量化供应阶段。

漠石科技

漠石科技致力于功率半导体关键封装材料AMB陶瓷线路板的研发制造,核心产品包括氮化硅、氮化铝等AMB陶瓷覆铜板、线路板等,广泛应用于新能源汽车、轨道交通、智能电网等多个高科技领域。

漠石科技凭借自主研发的活性金属钎焊浆料技术成功解决了传统工艺中界面结合强度低、可靠性差等难题,成功研制出高性能金刚石覆铜板。通过活性金属元素的精准调控,实现金刚石与铜基板的冶金结合,界面剪切强度较传统工艺显著,可承受极端温度与机械冲击。导热性能更优异,是传统材料的4-5 倍,可快速导出大功率器件产生的热量,有效避免芯片降频。
湃泊科技
东莞市湃泊科技有限公司- 商标信息查询- 爱企查
湃泊科技成立于2021年,一直致力于解决芯片封装“高热、高压、高频”的难题,推出了包括氮化铝、碳化硅及金刚石等在内的散热基板材料体系。其采用IDM模式,工业激光热沉已实现从设计、研发到生产的全流程自主且国产化,并通过下游头部客户量产验证。
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活动预告:第二届金刚石材料产业论坛(12月18日|河南郑州)

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随着电子设备朝着小型化、高功率密度、多功能化等方向发展,电子产品的迭代升级对于导热散热材料的性能提出更高的要求。过去仅依靠单一材料的散热方案已逐渐无法满足其高效率的散热需求,新型材料+组合化、多元式的散热材料方案逐渐成为市场主流。艾邦建有散热材料交流群,欢迎扫码加入:

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作者 ab, 808