Dymalloy

Dymalloy es un compuesto de matriz metálica de aleación de 20 % cobre y 80 % plata con diamante tipo I. [ ^{1 ] Posee} una conductividad térmica muy alta de 420 W/(m·K), y su expansión térmica puede ajustarse para coincidir con la de otros materiales, como el silicio y el arseniuro de galio utilizados en chips de computadora . Se utiliza principalmente en microelectrónica como sustrato para módulos multichip de alta potencia y alta densidad, donde contribuye a la disipación del calor residual . ^{[ 2 ]}

Dymalloy se desarrolló como parte de un acuerdo de colaboración en investigación y desarrollo (CRADA) entre Sun Microsystems y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Inicialmente se investigó su uso en electrónica espacial para el proyecto Brilliant Pebbles . ^{[ 3 ]} Dymalloy se prepara a partir de polvo de diamante de aproximadamente 25 micrómetros de tamaño. Los granos se recubren mediante deposición física de vapor con una capa de aleación de tungsteno con un 26 % de renio de 10 nanómetros de espesor , formando una capa de carburo de tungsteno que facilita la unión, luego se recubren con 100 nanómetros de cobre para evitar la oxidación del carburo, luego se compactan en un molde y se infiltran con una aleación fundida de cobre y plata. La adición de un 55 % en volumen de diamante produce un material cuya expansión térmica coincide con la del arseniuro de galio ; una cantidad ligeramente mayor de diamante permite igualarla con la del silicio . Se puede usar cobre en lugar de la aleación de cobre y plata, pero el punto de fusión más alto puede causar una transformación parcial del diamante en grafito . El material muestra cierta plasticidad. La alta tensión mecánica provoca una fractura frágil en los granos de diamante y una fractura dúctil en la matriz. ^{[ 1 ]} Los granos de diamante confieren a la aleación cierto grado de textura superficial; cuando se desea una superficie lisa, la aleación puede ser recubierta y pulida.

En 1996, el precio de un  sustrato de 10×10×0,1 cm se cotizaba en US$200. ^{[ 4 ]}

Se pueden obtener aleaciones similares con una fase metálica de uno o más de los siguientes elementos: plata , cobre , oro , aluminio , magnesio y zinc . El metal formador de carburo puede seleccionarse entre titanio , circonio , hafnio , vanadio , niobio , tantalio y cromo , siendo el Ti, el Zr y el Hf los más recomendables. La cantidad de metal formador de carburo debe ser suficiente para recubrir al menos el 25 % de los granos de diamante, ya que, de lo contrario, la unión es insuficiente y la transferencia de calor entre la matriz y los granos de diamante es débil, lo que conlleva una pérdida de efectividad hasta alcanzar el nivel del metal de la matriz por sí solo. El material puede deformarse a temperaturas elevadas y debe ser bajo para evitar la formación de una capa de carburo demasiado gruesa que dificulte la transferencia de calor. El volumen de diamante debe ser superior al 30 %, ya que una proporción menor no proporciona un aumento significativo de la conductividad térmica, e inferior al 70 %, dado que una proporción mayor de diamante dificulta la adaptación de la expansión térmica a la de los semiconductores. Los granos también deben estar rodeados de metal para evitar la deformación debida a los diferentes coeficientes de expansión térmica entre el diamante y el metal; el recubrimiento de carburo ayuda con esto. ^{[ 5 ]}

Un material similar es el AlSiC , que utiliza aluminio en lugar de aleación de cobre y plata, y carburo de silicio en lugar de diamante.