Будучи прямым родственником алмаза, обладающий характеристиками «чистого углерода» алмаз имеет немало выдающихся свойств, включая самую высокую известную теплопроводность, жёсткость и твёрдость, а также высокое оптическое пропускание в широком диапазоне длин волн, низкий коэффициент теплового расширения и низкую плотность. Эти свойства делают алмаз идеальным материалом для терморегулирования, способным значительно снижать тепловое сопротивление.
Первый шаг в синтезе алмаза для терморегулирования — выбор наиболее подходящей технологии осаждения. Микроволновый CVD-метод обеспечивает лучший контроль размера кристаллов и границ между ними, что позволяет получать высококачественный и высоковоспроизводимый поликристаллический алмаз с уровнем теплопроводности, соответствующим конкретному применению. В настоящее время CVD-алмаз доступен на рынке с различными уровнями теплопроводности от 1000 до 2000 Вт/(м·К). CVD-алмаз также полностью изотропен, что усиливает рассеивание тепла во всех направлениях. На рисунке 1 показано сравнение теплопроводности CVD-алмаза и других традиционных теплоотводящих материалов.
Благодаря недавним технологическим достижениям CVD-алмаз производится в промышленных масштабах, а его стоимость быстро снижается. Себестоимость серийного производства радиаторов из CVD-алмаза без металлизации составляет 1 доллар США за мм³, причём цена зависит от уровня теплопроводности. Для распространённых толщин в диапазоне 0,25–0,40 мм и поперечных размеров, соответствующих размеру пластины, радиаторы из CVD-алмаза для радиочастотных устройств обычно имеют объём менее 5 мм³. Таким образом, прибавочная стоимость на уровне чипа составляет всего несколько долларов, что позволяет значительно снизить стоимость всей системы. Например, если система может работать при более высоких температурах, то снижаются как начальные, так и эксплуатационные расходы на подсистему охлаждения. При использовании подходящего метода крепления чипа радиаторы из CVD-алмаза обеспечивают надёжное терморегулирование полупроводниковых корпусов.
