鑽石/銅複合材料，顧名思義，是將自然界中導熱係數最高的鑽石（增強相）與具有良好延展性和導電性的金屬銅（基體）通過特殊工藝結合在一起的“超級材料” 。這種材料的設計理念在於：
- 鑽石：室溫下導熱係數可達 2200 W/(m·K)，是傳統散熱材料銅的5倍以上
- 銅：導熱係數約 400 W/(m·K)，且加工性能優異 。
兩者結合後，既保留了鑽石的極限散熱能力，又具備了銅的導電和可加工特性，完美解決了高密度晶片產生的“熱流堆積” 。
02 核心特性：為什麼它是散熱「天花板」？
在電子封裝領域，衡量散熱材料好壞有兩個核心指標，分別是熱導率（TC）和熱膨脹係數（CTE）。
- 傳統的銅鎢合金（Cu/W）熱傳導率通常只有140-210 W/(m·K) 。而優化後的鑽石/銅複合材料，其熱導率可輕鬆突破500-800 W/(m·K)，實驗室數據甚至更高，能以極快的速度將晶片核心熱量導出 。
- 晶片材料（如矽Si）受熱後膨脹很小，如果散熱材料膨脹太快，兩者就會產生應力甚至導致裝置開裂。鑽石/銅可以透過調節鑽石的含量，將其熱膨脹係數調控到與晶片（Si, GaN等）相匹配的區間，確保了長期運作的可靠性 。
典型封裝材料性能比較表：
| 材料 | 熱導率(W/m·K) | 熱膨脹係數(10⁻⁶/K) | 密度(g/cm³) |
| 純銅(Cu) | 約398 | 17.2 | 8.92 |
| 鋁(Al) | 238 | 23.6 | 2.70 |
| 銅鎢(Cu/W) | 140-210 | 6.5-8.5 | 15.65-17.00 |
| 鑽石/銅 | 500-800+ | 可調(4.0-10.0) | 約5.0-6.0 |
製備鑽石銅並不簡單，最大的挑戰在於：鑽石和銅在自然狀態下「互不潤濕」（就像水滴在荷葉上一樣無法結合），為了解決這個問題研究人員開發了多種工藝。介面改質是關鍵：在鑽石表面鍍上一層極其細微的金屬薄層（如鎢W、鈦Ti、鉻Cr等），透過形成一層奈米級的碳化物層（如碳化鎢WC），作為鑽石和銅之間的“膠水”和“橋樑”，極大地降低了界面熱阻 。其中，鍍鎢（W）因其自身高導熱性，在提升整體導熱性能方面表現尤為突出 。
主流製備工藝：
熔體浸滲法（Infiltration）：將液態銅在高壓或真空中直接壓入鑽石預製件中，這是目前製備高緻密度、高導熱塊材的最主流方式 。
高溫高壓法（HTHP）：模擬鑽石生成的極端環境，使銅與鑽石在極高壓力下結合，成品性能極佳，但成本相對較高 。
放電等離子燒結（SPS）：利用脈衝電流快速升溫燒結，能有效防止鑽石在高溫下轉變為石墨 。
04 「鑽石銅」合成原料與設備
（1）製備核心原料
增強相：工業級人造鑽石（Synthetic Diamond）通常選用高品級的Ib 型或IIa 型人造單晶鑽石。為了達到極高熱導率，鑽石的雜質（如氮含量）越低越好。常用粒徑在80μm 到500μm 之間。為了提高填充密度（即鑽石佔比），有時會採用「大小級配」（大顆粒填骨架，小顆粒填縫隙）。
基體相：高純度無氧銅（High-Purity Copper）依製程不同，可能是純度達99.9% 以上的電解銅粉（粉末冶金法用）或高純銅錠（熔滲法用）。關鍵點： 必須嚴格控制氧含量，因為氧化亞銅的存在會嚴重降低導熱性。
過渡層：界面改質元素（Modifying Elements）通常選用鎢（W）、鈦（Ti）、鉻（Cr）、鉬（Mo）等過渡族金屬。透過在鑽石表面鍍上一層奈米級的這些金屬，形成碳化物層，將兩者的結合由「機械咬合」變為「化學鍵結合」。
（2）核心設備：模擬地心深處的“煉金術爐”
要讓互不相容的鑽石和銅完美結合，需要極端的壓力和溫度。以下是目前產業界和實驗室最核心的三類設備：
HPHT - 高溫高壓設備
原理： 模擬鑽石在地球深處生成的環境。透過六個方向的壓頭（通常是硬質合金頂錘）對原料進行同步加壓。壓力可達5GPa 以上（相當於5 萬大氣壓），溫度超過 1000℃。這種極高壓能瞬間讓銅液滲入鑽石縫隙，消除所有氣孔，達到近乎100% 的緻密度。
放電等離子燒結系統（SPS - Spark Plasma Sintering）
這是目前高效製備的明星設備。這種設備不靠外部加熱，而是直接在模具和粉末上通入脈衝電流。升溫速度極快，可以在極短時間內完成燒結。「快」的意義在於防止鑽石在長時間高溫下「石墨化」。晶粒細小，界面反應層厚度可精準控制在奈米級。
真空高壓熔滲爐（Pressure Infiltration Furnace）
這是大規模工業化最常用的設備。先把鑽石做成一個預製件，放入真空爐中加熱，然後引入液態銅，並施加惰性氣體壓力（如氮氣或氬氣），把銅液強行「壓」進去。適合做大尺寸、形狀複雜的零件，是實現產業化降本增效的關鍵。
05 鑽石產品供應商推薦
過去十年，鑽石/銅複合材料因成本和製程難度，主要活躍在尖端科研領域。而聯想的規模化搭載，標誌著該材料的供應鏈和加工精度已達到消費級量產水準。隨著介面改質技術和成形工藝的不斷成熟，鑽石銅將不再只是散熱器的配角，它將作為新一代熱管理系統的“核心骨架”，支撐起未來更高集成度、更強算力的電子時代。
鑽石熱管理材料國內外供應商目前有Element Six、ALMT Corp、Diamond Foundry、Applied Diamond、Diamond Materials、Leo Da Vinci Group、DiamNeX、寧波晶鑽、中南鑽石、沃爾德、四方達、豫金剛石、黃河旋風、三磨所、普萊斯曼、飛孟金剛石、晶信綠鑽、無限鑽、惠豐鑽石、德潤斯、昌潤極銳、百利來、化合積電、洛陽譽科技、中級新材、新造科技材、新造碳板、新造碳材、新造原材、新造碳材、瑞世興、北京安泰鋼研超硬材料製品有限責任公司、江陰市輝龍科技股份有限公司、成都格萊希材料科技有限公司、河南聯合精密材料股份有限公司、寧波矽港複材科技有限公司、長沙昇華微電子材料有限公司、尤品新材料、上海昌潤等企業積極佈局金剛石產業賽道，並積極推出金剛石熱管理產品。