中國近兩年高速發展的電動汽車（全新固態電池技術）、智能駕駛（華為問界AITO、智界、享界）、超充電站（800V超高壓快充），5G/6G通信的高速應用，高算力的AI運算（例如近期爆火的DeepSeek），超遠程導彈等航空航天的高速發展，均急需高性能的散熱材料。第三代半導體基體碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等已開始批量應用，而更高性能的散熱基體需要提前布局和規劃。

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 金剛石散熱片

金剛石，作為自然界已知最堅硬的材料，一直被譽為“材料之王”。而隨著電子器件越來越小、功率越來越高，散熱成為制約性能的“頭號難題”。傳統材料（如銅、硅）熱導率有限，而金剛石的熱導率是銅的 5倍以上，堪稱“散熱王者”！但天然金剛石儲量稀少，價格昂貴，難以滿足工業需求。同時大尺寸高導熱金剛石制備成本高、工藝復雜，那如何實現高效又經濟的生產？

多晶金剛石散熱片的制備工藝

哈爾濱工業大學團隊采用 MPCVD技術，在真空環境中通過微波激發氣體（氫氣、甲烷、氮氣），讓碳原子在硅襯底上“生長”成金剛石。

關鍵突破

甲烷濃度：降低甲烷比例（從8%降至5%），減少雜質碳沉積，提升晶體質量。

生長溫度：提高溫度（930~950℃），促進晶粒橫向擴展，讓結構更致密。

實驗結果：高熱導率+低翹曲

該團隊制備了5組樣品（S1-S5），發現：

最優性能：樣品S3（甲烷5%，溫度930℃）熱導率高達 1208 W/(m·K)，翹曲值僅37μm，遠超國際同類產品（如Element Six的1000-2200 W/(m·K)）。

速度與質量的平衡：雖然降低甲烷會減緩生長速率（5.8 μm/h），但熱導率顯著提升，且翹曲更小，后期加工更容易。

通過X射線衍射和拉曼光譜分析發現：

<111>晶面主導：晶體排列更規整，減少晶界缺陷。

低甲烷+高溫：抑制非晶碳生成，晶粒尺寸更大，熱傳導路徑更暢通。

與國外領先企業Element Six和Sumitomo Electric Industries相比，本研究通過優化工藝參數，實現了熱導率超過1200 W/(m·K)的多晶金剛石散熱片的制備，同時保證了較高的生長速率（5.8μm/小時）和較低的翹曲值（37μm）。通過后續工藝改進，有望實現更高速率下高導熱金剛石散熱片的制備，從而有效降低其生產成本。

這一突破性進展，不僅為多晶金剛石的研究和應用開辟了新路徑，也讓 MPCVD 技術再次成為行業焦點。

國內的MPCVD設備，普遍已經發展從3KW-6KW-10KW-15KW的普遍工業化應用，而30KW和50KW的超高功率裝置，也已經開始少量出貨交付。甚至可單爐生長8英寸多晶產品，如用于單晶金剛石的生長，單爐可穩定產出489片尺寸為7*7mm的單晶金剛石。

如此大規模的尺寸和工業應用，多晶金剛石的激光剝離設備和單晶金剛石的激光切片設備，均需激光行業的大力發展和技術提升。

河南合贏激光科技有限公司，近2年已聯合中國超硬材料基地（河南）（“世界超硬材料看中國，中國超硬材料看河南”），成功開發出了單晶金剛石的激光切片切邊設備（人工培育鉆石激光切割機、人工鉆石激光切割機、鉆石激光切割機），并在實驗室開始了多晶金剛石的激光剝離設備的測試，以及水導激光切割多晶金剛石和單晶金剛石的工業測試階段，如行業內有需要測試，可聯系我們接洽。

未來應用前景

多晶金剛石散熱片在以下領域具有廣闊的應用前景：

高性能電子器件散熱：多晶金剛石散熱片可廣泛應用于高功率電子器件（如5G基站、激光器、功率放大器等），解決散熱瓶頸，提升器件性能和壽命。

半導體行業：在集成電路、CPU、GPU等芯片中，多晶金剛石可作為高效散熱材料，滿足微型化、高功率化的發展需求。

5G/6G通信：用于射頻器件和功率放大器的散熱。

新能源汽車：用于電動汽車的功率模塊（如IGBT）散熱，提高能源利用效率，延長電池壽命。

航空航天領域：在高溫、高功率密度的航空航天電子設備中，多晶金剛石散熱片可提供優異的散熱性能，保障設備穩定運行。

LED照明：用于高亮度LED的散熱基板，降低工作溫度，提高發光效率和壽命。

通過不斷優化制備工藝，多晶金剛石散熱片有望成為未來高效散熱解決方案的重要組成部分，為電子器件的性能提升提供強有力的支持。

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