ダイヤモンド・銅：純銅の限界を打ち破り、AIチップの熱管理の状況を一新する

2026-11-12

2026年、ダイヤモンド・銅複合材が正式に研究室を離れました。高い熱伝導率、制御可能な熱膨張、ろう付け可能な加工性という利点により、高密度コンピューティングにおける熱管理の重要な架け橋となりつつあります。

「ダイヤモンド＋銅」とは？

単結晶ダイヤモンドは、最大1000〜2200 W/m・Kの熱伝導率と非常に低い熱膨張係数を持ち、熱伝導材料として知られる中で最高の性能を持つ材料の1つです。しかし、硬く、脆く、溶接や精密加工が非常に困難です。銅は優れた可塑性、ろう付け適合性、成熟した加工技術を提供しますが、その熱伝導率はすでに上限に達しており、熱膨張係数は比較的高い（約17 ppm/K）ため、シリコン、GaN、SiCチップとの熱的整合性が悪く、熱サイクル下で大きな応力が発生します。

この2つを組み合わせることは、性能の相補性の典型的な例です。ダイヤモンドの体積分率、粒子サイズ、界面構造を調整することにより、ダイヤモンド・銅は3つの制御可能な指標を達成できます。

高い熱伝導率:局所的なホットスポットを急速に拡散させます。
調整可能な熱膨張係数:半導体チップに近い4〜8 ppm/Kに調整可能です。
保持された加工性:銅の機械加工性、めっき性、ろう付け性を維持します。

これにより、ヒートスプレッダーリッド、パッケージング基板、遷移ヒートシンクに直接加工できます。

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