中國粉體網(wǎng)訊 近日，國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局信息顯示，華為技術(shù)有限公司一項(xiàng)名為“一種銅金剛石散熱基板”的專利正式獲得授權(quán)（授權(quán)公告號(hào)CN223110366U），申請日期為2024年7月，涉及散熱基板技術(shù)領(lǐng)域，旨在通過材料與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新突破高功率器件的散熱瓶頸。
專利提供了一種銅金剛石散熱基板，包括銅金剛石復(fù)合層、第一金屬層、第二金屬層，銅金剛石復(fù)合層包括銅金剛石材料以及金屬框，銅金剛石材料設(shè)置于金屬框的通孔中，第一金屬層設(shè)置于銅金剛石復(fù)合層的上層，第二金屬層設(shè)置于銅金剛石復(fù)合層的下層，其特征在于，第一金屬層通過第一焊料層與銅金剛石復(fù)合層固定連接，第二金屬層通過第二焊料層與銅金剛石復(fù)合層固定連接。
傳統(tǒng)工藝采用預(yù)壓燒結(jié)制備的同類結(jié)構(gòu)，普遍存在界面結(jié)合強(qiáng)度不足的問題，易導(dǎo)致散熱效能衰減或結(jié)構(gòu)損壞。而華為的設(shè)計(jì)通過兩大優(yōu)化解決這一痛點(diǎn)：一方面，金屬框結(jié)構(gòu)對金剛石顆粒形成有效封裝，避免顆粒脫落或位移；另一方面，焊料層形成的冶金結(jié)合強(qiáng)化了界面連接，既保留了銅的高導(dǎo)熱特性和金剛石的低熱膨脹優(yōu)勢，又顯著提升了整體結(jié)構(gòu)的機(jī)械穩(wěn)定性。
華為金剛石散熱領(lǐng)域的進(jìn)階之旅
近年來，華為在金剛石散熱這一領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，不斷斬獲重要成果，取得了顯著的進(jìn)展。
2023年3月，華為用于芯片散熱的兩項(xiàng)復(fù)合導(dǎo)熱材料專利公布。其中一個(gè)技術(shù)方案以金剛石顆粒材料為主要散熱材料，涉及復(fù)合導(dǎo)熱材料的電子設(shè)備、金剛石基導(dǎo)熱填料及其制備方法。所述復(fù)合導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)高且維持良好可應(yīng)用性。
2023年11月，華為與哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合申請“基于硅和金剛石的三維集成芯片混合鍵合方法”專利，通過Cu/SiO2混合鍵合技術(shù)將硅基與金剛石襯底進(jìn)行三維集成。該技術(shù)優(yōu)化了界面結(jié)合強(qiáng)度，解決了傳統(tǒng)硅基材料熱導(dǎo)率低的問題，為高功率芯片構(gòu)建高效散熱通道，助力提升器件可靠性。
2024年2月，華為與廈門大學(xué)、廈門云天團(tuán)隊(duì)合作，在先進(jìn)封裝玻璃轉(zhuǎn)接板集成芯片-金剛石散熱技術(shù)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。這項(xiàng)研究將金剛石低溫鍵合與玻璃轉(zhuǎn)接板技術(shù)相結(jié)合，首次實(shí)現(xiàn)了將多晶金剛石襯底集成到玻璃轉(zhuǎn)接板封裝芯片的背面。
(1)集成金剛石-芯片-玻璃轉(zhuǎn)接板(DoCoG)的結(jié)構(gòu)示意圖，(2)DoCoG封裝熱測試配置照片，圖源：Heterogeneous Integration of Diamond-on-Chip-on-Glass Interposer for Efficient Thermal Management
2024年12月，華為技術(shù)有限公司公布一項(xiàng)名為“一種半導(dǎo)體器件及其制作方法、集成電路、電子設(shè)備”的發(fā)明專利。通過增加金剛石散熱層與鈍化層的接觸面積，改善金剛石散熱層與鈍化層之間的結(jié)合力，并且減小金剛石散熱層與柵極之間的熱擴(kuò)散距離，提高半導(dǎo)體器件的散熱效率。
10-半導(dǎo)體器件、11-第一外延層、12-鈍化層、13-金剛石散熱層、14-柵極、15-源極、16-漏極、121-凹槽
華為在金剛石散熱這一領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，從鍵合技術(shù)、復(fù)合導(dǎo)熱材料到芯片集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新。通過與高校、科研團(tuán)隊(duì)的緊密合作，成功解決了諸多技術(shù)難題，不斷提升散熱效率。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和應(yīng)用，相信金剛石將在半導(dǎo)體散熱領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為手機(jī)、電腦等產(chǎn)品的散熱問題提供更為高效的解決方案。
參考來源：國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局、Flink未來產(chǎn)鏈
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/石語）
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