2023年11月25日发(作者：oppo find 7)

⾦刚⽯在导热散热领域的重要地位——为退烧⽽⽣

叮咚~，头条新闻⼜来啦，“华为”、“5G时代”在这⼏个⽉⼤家⼀定不陌⽣，⼏乎覆盖了每天的头

条，成为⼈们茶余饭后的谈资，深⼊民⼼。

5G是⽐4G多⼀个G吗

从1G演变的5G，可不是爬楼梯⼀样连续提升，⽽是质的飞跃。“G = generation”，换句话说，1G

时代，我们仅仅能传输电⼦信号，只能打电话；2G可以QQ、短信与好友相互问候；3G刷微博，

朋友圈；4G拉近了⼈与⼈的距离，让地球成为地球村，让你与远在千⾥的他⾯与⾯交流。从1G

到4G，信号越来越好，安全系数提⾼，⽹速成为我们追求指标。那么5G究竟有什么不同？5G下

载速率理论值将达到每秒10GB，将是当前4G上⽹速率的10倍，只需1秒，电影下载结束。

图1：⼿机的变迁

5G时代呼啸⽽来，散热需求⽇益凸显

5G时代呼啸⽽来，必然涉及到关键器件的更新换代，⼩到从核⼼芯⽚向射频器件，⼤到基站端

向应⽤端，全部需要更新换代。随着⼈们对电⼦产品轻薄化和性能⾼效化需求越来越⾼，半导体

元器件功率密度不断提⾼，热通量也会越来越⼤，有些甚⾄⾼达数⼗千⽡/平⽅厘⽶，是太阳表

⾯的5倍，如何给材料散热降温成为⾸要难题。

图2：⼿机产热分析

那么在导热散热领域，材料如何选择？

导热散热界⽹红⽅案

⽬前，⽐较热门的散热⽅案主要有⽯墨⽚、⽯墨烯、导热界⾯材料（TIM）、热管（HP）和均热

板（VC）以及半固态压铸件。⽽天然⽯墨散热膜产品较厚，且热导率不⾼，难以满⾜未来⾼功

率、⾼集成密度器件的散热需求，同时也不符合⼈们对超轻薄、长续航等⾼性能要求。因此，寻

找超热导新材料具有及其重要的意义。这就要求这类材料具有极低的热膨胀率，超⾼热导率，以

及轻薄。⾦刚⽯、⽯墨烯等碳材料刚好满⾜要求，他们具有很⾼的导热系数，其复合材料是⼀类

极具应⽤潜⼒的导热散热材料，⽬前已经成为⼈们关注焦点。

⾦刚⽯导热散热的优异性

⾦刚⽯作为上述材料的代表，是⾃然界中热导率最⾼的物质，常温下热导率(Type Ⅱ Diamond)可

达2000 W/(mK)，热膨胀系数约(0.86±0.1)*10

/K，且室温下绝缘。另外，⾦刚⽯还具有优异的

⼒学、声学、光学、电学和化学性质，使其在⾼功率光电器件散热问题上具有明显优势，这也表

明了⾦刚⽯在散热领域具有巨⼤的应⽤潜⼒。

表：⾦刚⽯的导热率（Wm）

k

-1-1

-5

⾦刚⽯导热原理

⾦刚⽯是⽴⽅晶体，由碳原⼦通过共价键结合形成。⾦刚⽯的许多极致属性都是形成刚性结构的

sp³共价键强度和少量碳原⼦作⽤下的直接结果。⾦属通过⾃由电⼦传导热量，其⾼热传导性与

⾼导电性相关联，相⽐之下，⾦刚⽯中的热量传导仅由晶格振动（即声⼦）完成。⾦刚⽯原⼦之

间极强的共价键使刚性晶格具有⾼振动频率，因此其德拜特征温度⾼达2,220 K。由于⼤部分应

⽤远低于德拜温度，声⼦散射较⼩，因此以声⼦为媒介的热传导阻⼒极⼩。但任何晶格缺陷都会

产⽣声⼦散射，从⽽降低热传导性，这是所有晶体材料的固有特征。⾦刚⽯中的缺陷通常包括较

重的

C同位素、氮杂质和空位等点缺陷，堆垛层错和位错等扩展缺陷以及晶界等2D缺陷。

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未来散热⽅向在哪⾥？

对于半导体⽽⾔，发热仍然是⼀个正常且⽆法回避的问题，那么热管理技术有哪些最新趋势？如

何协调各种材料、⼯艺的设计应⽤？

2019年11⽉27⽇，Carbontech 2019 Workshop系列活动将邀请代表性企业及专家团队，与您

相约上海，共同探讨先进碳材料在导热散热领域的机遇和发展之路。

⾦刚⽯论坛部分参考话题

⾦刚⽯和碳基薄膜材料在⾼端制造加⼯应⽤分论坛

⾦刚⽯⾏业宏观现状

1

⾼温⾼压合成超硬材料现状解读

2

中国超硬材料⾏业发展现状及趋势解读

3

⼈造⾦刚⽯珠宝市场发展解读

……

⾦刚⽯（薄膜）功能材料合成新⼯艺、新思路

1

⾼温⾼压合成超硬材料现状解读

2

⼤腔体静⾼压技术的发展与相关问题研究

3

⼤单晶⾦刚⽯合成设备及新⼯艺分享

4

半导体等功能器件

1

⾦刚⽯器件整体研究状况解读

2

⾦刚⽯半导体的新进展

3

⾦刚⽯和SiC衬底散热技术在GaN的中的应⽤

4

环保和⽣物医⽤

1

⾼温⾼压合成超硬材料现状解读

2

纳⽶⾦刚⽯在肿瘤药物中的应⽤

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