Med den fortsatte udvikling af mikroelektronik og 5G kommunikationsteknologier bevæger elektroniske komponenter sig mod miniaturisering og højere integrationstætheder. Traditionelle elektroniske emballagematerialer-der lider af lav varmeledningsevne, dårlig varmeafledningseffektivitet og relativt høje termiske udvidelseskoefficienter-kan forårsage overophedning i høj-elektroniske enheder, hvilket fører til beskadigelse eller endda fejl, og kan derfor ikke opfylde kravene til høj-integrerede kredsløb.
Diamant besidder fremragende termodynamiske, strukturelle og elektroniske egenskaber med en termisk ledningsevne på over 2000 W/(m·K), hvilket gør det til et ideelt-varmeafledningsmateriale. Kobber tilbyder på den anden side enestående bearbejdelighed og termisk ledningsevne. Kombinationen af de to giver diamant/kobber-kompositter med lav densitet, høj termisk ledningsevne og indstillelige termiske udvidelseskoefficienter, hvilket gør dem til et af de mest attraktive termiske styringsmaterialer.
I øjeblikket er der mange metoder til fremstilling af diamant/kobber-kompositter, såsom pulvermetallurgi, infiltration og additiv fremstilling. Blandt disse er pulvermetallurgi blevet en af de mest almindeligt anvendte tilgange på grund af dens enkle forarbejdningsrute og de fremragende egenskaber af de resulterende kompositter. I denne metode blandes kobberpulver og diamantpartikler ensartet ved kugleformaling eller på anden måde, og konsolideres derefter ved sintring for at fremstille kompositter med en homogen mikrostruktur.
Almindeligt anvendte sintringsteknikker omfatter vakuum varm-pressende sintring, hurtig varm-pressende sintring og gnistplasmasintring.
Vakuum varm-pressende sintring:
Metalliserede diamantpartikler blandes med kobberpulver og sintres derefter i vakuum under påført tryk og temperatur (fast-fase eller flydende-fasesintring).
Fordele: moden teknologi, bredt tilgængeligt udstyr.
Ulemper: høj sintringstemperatur (900-1000 grader), risiko for diamantgrafitisering.
Hurtig varm-pressende sintring:
En ekstern varmekilde opvarmer hurtigt matricen og pulveret, mens uniaksialt tryk påføres, hvilket muliggør hurtig fortætning.
Fordele: (1) kort sintringstid, der signifikant reducerer diamanteksponering ved høje temperaturer og effektivt undertrykker grafitisering; (2) høj relativ tæthed, når over 95 % og nærmer sig teoretisk tæthed; (3) lave omkostninger og enkel udstyrsstruktur; (4) fleksibel justering af sintringstemperatur, tryk og holdetid, velegnet til procesoptimering.
Ulemper: (1) ekstern opvarmning forårsager en temperaturgradient ved matricekanterne; (2) prøvestørrelsen er begrænset af matricedimensionerne.
Spark plasma sintring:
En pulserende elektrisk strøm genererer gnistplasma mellem pulverpartikler, hvilket muliggør hurtig opvarmning og sintring.
Fordele: hurtig opvarmningshastighed, kort sintringstid, reduktion af overdreven grænsefladereaktioner.
Ulemper: dyrt udstyr, begrænset stikprøvestørrelse.
Den praktiske implementering af disse sintringsprocesser er afhængig af støtte fra høj-temperatursintringsudstyr.