双镀层法制备金刚石/铜复合材料及其性能研究
发布时间：2021-10-26 15:48
金刚石/铜复合材料因具有高导热、低热膨胀、各向同性等优点,作为新一代电子封装材料得到世界范围内的广泛关注。本论文针对金刚石/铜复合材料存在界面结合强度低和金刚石颗粒分布不均匀等难点,提出采用双镀层金刚石颗粒结合冷压真空液相烧结的方法来制备高性能金刚石/铜复合材料。重点研究了金刚石表面镀碳化物和化学镀铜对复合材料显微组织、界面结合、热物理性能以及力学性能的改善,制备了具有高体分、高性能的金刚石/铜复合材料,研究表明:采用盐浴法在金刚石表面镀Mo、W以及磁控溅射法在金刚石表面镀Zr对金刚石进行表面改性可有效提高金刚石与铜基体的润湿性。在1000℃反应20～60min进行镀Mo,MoO3粉末与金刚石表面反应被还原为低价态的MoO2,随着反应过程中MoO2完全反应生成Mo2C后,在金刚石表面形成一层均匀连续的Mo2C镀层。在1050℃反应10～30min进行镀W,W03被还原为低价态的W02,随着反应的进行逐渐生成W、W2
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１电子封装材料的热导率与热膨胀系数对比—??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ＴＣ?ａｎｄ?ＣＴＥ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ?ｐａｃｋａｇｉｎｇ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ１２３１??
?２．３．１?ＳＰＳ烧结法??ＳＰＳ（Ｓｐａｒｋ?ｐｌａｓｍａ?ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）烧结工艺，即放电等离子烧结，如图２－３所示。??采用高能脉冲电流在粉体间产生瞬间等离子放电，当脉冲电流通过装载粉体，??可以激发粉体表面，产生局部放电，等离子体击穿粉体间残余孔隙，在保压??的同时持续加热，从而对粉末颗粒进行快速烧结成形，整个过程通过放电活??化、热塑变形、烧结致密、冷却降温而得到复合材料。如图２－４所示，为烧??结过程红外热图像。ＳＰＳ烧结也属于粉末冶金法，但与传统粉末烧结法相比，??ＳＰＳ烧结克服了粉体颗粒间没有主动作用力的缺点，整个成形过程具有烧结??温度更低，烧结时间更短，组织结构可控、节能环保的优势［１０４，１Ｑ５】。也可用于??制备梯度功能材料。该方法制备复合材料的缺点是材料致密度略低
Ｆｉｇ．?２－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ａｕｘｉｌｉａｒｙ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ??ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ１１４１１??如图２－５所示，为机械辅助压力熔渗示意图。真空压力熔渗采用机械加??－１８－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]金刚石/Cu复合界面导热改性及其纳米化研究进展[J]. 张荻,苑孟颖,谭占秋,熊定邦,李志强. 金属学报. 2018(11)
[2]Enhanced mechanical properties in Al/diamond composites by Si addition[J]. Jian-Hua Wu,Hai-Long Zhang,Yang Zhang,Jian-Wei Li,Xi-Tao Wang. Rare Metals. 2016(09)
[3]Effect of sintering on the relative density of Cr-coated diamond/Cu composites prepared by spark plasma sintering[J]. Wei Cui,Hui Xu,Jian-hao Chen,Shu-bin Ren,Xin-bo He,Xuan-hui Qu. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(06)
[4]Thermal properties of diamond/Al composites by pressure infiltration:comparison between methods of coating Ti onto diamond surfaces and adding Si into Al matrix[J]. Cai-Yu Guo,Xin-Bo He,Shu-Bin Ren,Xuan-Hui Qu. Rare Metals. 2016(03)
[5]金刚石/铜复合材料界面结合状态的改善方法[J]. 张习敏,郭宏,尹法章,韩媛媛,范叶明,王鹏鹏. 稀有金属. 2013(02)
[6]Effect of sintering parameters on the microstructure and thermal conductivity of diamond/Cu composites prepared by high pressure and high temperature infiltration[J]. Hui Chen,Cheng-chang Jia,Shang-jie Li. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(02)
[7]金属基复合材料界面性能对残余应力的影响[J]. 原梅妮,杨延清,黄斌,娄菊红. 材料热处理学报. 2012(06)
[8]镀TiC金刚石/铝复合材料的界面及热膨胀性能[J]. 王新宇,于家康,朱晓敏. 中国有色金属学报. 2012(06)
[9]镀TiC金刚石/铝复合材料的热膨胀性能[J]. 王新宇,于家康,朱晓敏. 特种铸造及有色合金. 2011(11)
[10]集成电路发展概述[J]. 董海青. 科技信息. 2011(32)
博士论文
[1]金刚石磨料表面镀钛层的制备、结构、性能及应用[D]. 王艳辉.燕山大学 2003
硕士论文
[1]金刚石表面化学镀覆技术的应用研究[D]. 项东.山东大学 2006
本文编号：3459777
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１电子封装材料的热导率与热膨胀系数对比—??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ＴＣ?ａｎｄ?ＣＴＥ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ?ｐａｃｋａｇｉｎｇ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ１２３１??
?２．３．１?ＳＰＳ烧结法??ＳＰＳ（Ｓｐａｒｋ?ｐｌａｓｍａ?ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）烧结工艺，即放电等离子烧结，如图２－３所示。??采用高能脉冲电流在粉体间产生瞬间等离子放电，当脉冲电流通过装载粉体，??可以激发粉体表面，产生局部放电，等离子体击穿粉体间残余孔隙，在保压??的同时持续加热，从而对粉末颗粒进行快速烧结成形，整个过程通过放电活??化、热塑变形、烧结致密、冷却降温而得到复合材料。如图２－４所示，为烧??结过程红外热图像。ＳＰＳ烧结也属于粉末冶金法，但与传统粉末烧结法相比，??ＳＰＳ烧结克服了粉体颗粒间没有主动作用力的缺点，整个成形过程具有烧结??温度更低，烧结时间更短，组织结构可控、节能环保的优势［１０４，１Ｑ５】。也可用于??制备梯度功能材料。该方法制备复合材料的缺点是材料致密度略低
Ｆｉｇ．?２－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ａｕｘｉｌｉａｒｙ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ??ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ１１４１１??如图２－５所示，为机械辅助压力熔渗示意图。真空压力熔渗采用机械加??－１８－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]金刚石/Cu复合界面导热改性及其纳米化研究进展[J]. 张荻,苑孟颖,谭占秋,熊定邦,李志强. 金属学报. 2018(11)
[2]Enhanced mechanical properties in Al/diamond composites by Si addition[J]. Jian-Hua Wu,Hai-Long Zhang,Yang Zhang,Jian-Wei Li,Xi-Tao Wang. Rare Metals. 2016(09)
[3]Effect of sintering on the relative density of Cr-coated diamond/Cu composites prepared by spark plasma sintering[J]. Wei Cui,Hui Xu,Jian-hao Chen,Shu-bin Ren,Xin-bo He,Xuan-hui Qu. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(06)
[4]Thermal properties of diamond/Al composites by pressure infiltration:comparison between methods of coating Ti onto diamond surfaces and adding Si into Al matrix[J]. Cai-Yu Guo,Xin-Bo He,Shu-Bin Ren,Xuan-Hui Qu. Rare Metals. 2016(03)
[5]金刚石/铜复合材料界面结合状态的改善方法[J]. 张习敏,郭宏,尹法章,韩媛媛,范叶明,王鹏鹏. 稀有金属. 2013(02)
[6]Effect of sintering parameters on the microstructure and thermal conductivity of diamond/Cu composites prepared by high pressure and high temperature infiltration[J]. Hui Chen,Cheng-chang Jia,Shang-jie Li. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(02)
[7]金属基复合材料界面性能对残余应力的影响[J]. 原梅妮,杨延清,黄斌,娄菊红. 材料热处理学报. 2012(06)
[8]镀TiC金刚石/铝复合材料的界面及热膨胀性能[J]. 王新宇,于家康,朱晓敏. 中国有色金属学报. 2012(06)
[9]镀TiC金刚石/铝复合材料的热膨胀性能[J]. 王新宇,于家康,朱晓敏. 特种铸造及有色合金. 2011(11)
[10]集成电路发展概述[J]. 董海青. 科技信息. 2011(32)
博士论文
[1]金刚石磨料表面镀钛层的制备、结构、性能及应用[D]. 王艳辉.燕山大学 2003
硕士论文
[1]金刚石表面化学镀覆技术的应用研究[D]. 项东.山东大学 2006
本文编号：3459777
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