Met de voortdurende ontwikkeling van micro-elektronica en 5G-communicatietechnologieën evolueren elektronische componenten in de richting van miniaturisatie en hogere integratiedichtheden. Traditionele elektronische verpakkingsmaterialen-die lijden aan een lage thermische geleidbaarheid, een slechte warmtedissipatie-efficiëntie en relatief hoge thermische uitzettingscoëfficiënten-kunnen oververhitting veroorzaken in elektronische apparaten-met hoge snelheid, wat kan leiden tot schade of zelfs defecten, en kan dus niet voldoen aan de eisen van hoogwaardige geïntegreerde schakelingen-.
Diamant bezit uitstekende thermodynamische, structurele en elektronische eigenschappen, met een thermische geleidbaarheid van meer dan 2000 W/(m·K), waardoor het een ideaal warmtedissipatiemateriaal is.- Koper daarentegen biedt uitstekende verwerkbaarheid en thermische geleidbaarheid. De combinatie van de twee levert diamant/kopercomposieten op met een lage dichtheid, hoge thermische geleidbaarheid en instelbare thermische uitzettingscoëfficiënten, waardoor ze een van de meest aantrekkelijke materialen voor thermisch beheer zijn.
Momenteel zijn er veel methoden voor het bereiden van diamant/kopercomposieten, zoals poedermetallurgie, infiltratie en additieve productie. Hiervan is poedermetallurgie een van de meest gebruikte benaderingen geworden vanwege de eenvoudige verwerkingsroute en de uitstekende eigenschappen van de resulterende composieten. Bij deze methode worden koperpoeder en diamantdeeltjes uniform gemengd door middel van kogelmalen of op een andere manier, en vervolgens geconsolideerd door sinteren om composieten met een homogene microstructuur te produceren.
Veelgebruikte sintertechnieken zijn onder meer vacuümheet-perssinteren, snelheet-perssinteren en vonkplasmasinteren.
Vacuüm heet-persen sinteren:
Gemetalliseerde diamantdeeltjes worden gemengd met koperpoeder en vervolgens in vacuüm gesinterd onder toegepaste druk en temperatuur (sinteren in vaste -fase of in vloeibare- fase).
Voordelen: volwassen technologie, algemeen beschikbare apparatuur.
Nadelen: hoge sintertemperatuur (900–1000 graden), risico op grafitisering van diamant.
Snel heet-persen sinteren:
Een externe warmtebron verwarmt de matrijs en het poeder snel terwijl er uniaxiale druk wordt uitgeoefend, waardoor een snelle verdichting mogelijk wordt.
Voordelen: (1) korte sintertijd, waardoor de blootstelling aan diamant bij hoge temperaturen aanzienlijk wordt verminderd en grafitisering effectief wordt onderdrukt; (2) hoge relatieve dichtheid, die boven de 95% reikt en de theoretische dichtheid benadert; (3) lage kosten en eenvoudige uitrustingsstructuur; (4) flexibele aanpassing van de sintertemperatuur, druk en houdtijd, geschikt voor procesoptimalisatie.
Nadelen: (1) externe verwarming veroorzaakt een temperatuurgradiënt aan de matrijsranden; (2) De steekproefomvang wordt beperkt door de afmetingen van de matrijs.
Vonkplasma-sinteren:
Een gepulseerde elektrische stroom genereert vonkplasma tussen poederdeeltjes, waardoor snelle verwarming en sinteren mogelijk is.
Voordelen: snelle opwarmsnelheid, korte sintertijd, vermindering van overmatige grensvlakreacties.
Nadelen: dure apparatuur, beperkte steekproefomvang.
De praktische implementatie van deze sinterprocessen is afhankelijk van de ondersteuning van sinterapparatuur op hoge- temperatuur.