Med den fortsatte utviklingen av mikroelektronikk og 5G kommunikasjonsteknologi, beveger elektroniske komponenter seg mot miniatyrisering og høyere integrasjonstettheter. Tradisjonelle elektroniske emballasjematerialer-som lider av lav varmeledningsevne, dårlig varmeavledningseffektivitet og relativt høye varmeutvidelseskoeffisienter-kan forårsake overoppheting i høyhastighets elektroniske enheter, føre til skade eller til og med feil, og kan derfor ikke møte kravene til integrerte kretser med høy-ytelse.
Diamant har utmerkede termodynamiske, strukturelle og elektroniske egenskaper, med en termisk ledningsevne som overstiger 2000 W/(m·K), noe som gjør den til et ideelt varme{1}}materiale. Kobber, på den annen side, tilbyr enestående bearbeidbarhet og termisk ledningsevne. Kombinasjonen av de to gir diamant/kobber-kompositter med lav tetthet, høy termisk ledningsevne og avstembare termiske ekspansjonskoeffisienter, noe som gjør dem til et av de mest attraktive termiske styringsmaterialene.
For tiden er det mange metoder for fremstilling av diamant/kobber-kompositter, som pulvermetallurgi, infiltrasjon og additiv produksjon. Blant disse har pulvermetallurgi blitt en av de mest brukte tilnærmingene på grunn av sin enkle prosesseringsrute og de utmerkede egenskapene til de resulterende komposittene. I denne metoden blandes kobberpulver og diamantpartikler jevnt ved kulefresing eller på andre måter, og konsolideres deretter ved sintring for å produsere kompositter med en homogen mikrostruktur.
Vanlig brukte sintringsteknikker inkluderer vakuum varm-pressende sintring, hurtig varm-pressende sintring og gnistplasmasintring.
Vakuum varm-pressende sintring:
Metalliserte diamantpartikler blandes med kobberpulver og sintres deretter i vakuum under påført trykk og temperatur (fast-fase eller flytende-fasesintring).
Fordeler: moden teknologi, allment tilgjengelig utstyr.
Ulemper: høy sintringstemperatur (900–1000 grader), risiko for diamantgrafitisering.
Rask varm-pressende sintring:
En ekstern varmekilde varmer raskt opp dysen og pulveret mens uniaksialt trykk påføres, noe som muliggjør rask fortetting.
Fordeler: (1) kort sintringstid, reduserer diamanteksponering ved høye temperaturer betydelig og effektivt undertrykker grafitisering; (2) høy relativ tetthet, som når over 95 % og nærmer seg teoretisk tetthet; (3) lave kostnader og enkel utstyrsstruktur; (4) fleksibel justering av sintringstemperatur, trykk og holdetid, egnet for prosessoptimalisering.
Ulemper: (1) ekstern oppvarming forårsaker en temperaturgradient ved dysekantene; (2) prøvestørrelsen er begrenset av dysens dimensjoner.
Gnistplasmasintring:
En pulserende elektrisk strøm genererer gnistplasma mellom pulverpartikler, noe som muliggjør rask oppvarming og sintring.
Fordeler: rask oppvarmingshastighet, kort sintringstid, reduserer overdreven grensesnittreaksjoner.
Ulemper: dyrt utstyr, begrenset utvalgsstørrelse.
Den praktiske implementeringen av disse sintringsprosessene er avhengig av støtte fra høy-temperatursintringsutstyr.