金刚石/铜复合材料的界面调控和导热性能研究

发布时间：2021-11-16 07:46

　　随着高功率电子元器件和大规模集成电路的兴起与发展,作为电子封装材料用的高导热、低膨胀系数、高性能的金刚石/铜复合材料越来越受到高端电子技术领域的青睐。本文针对金刚石/铜复合材料中存在的金刚石和铜在界面处结合不好等问题,首先分别采用化学镀铜法和热扩散法镀钨对金刚石颗粒进行表面金属化处理,然后再与一定比例的铜粉混合,分别通过放电等离子烧结和热压烧结制备出致密的金刚石/铜复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、热导仪、热膨胀仪和万能试验机等表征方法对金刚石颗粒的微观形貌、物相组成和金刚石/铜复合材料的微观形貌、物相组成、热导率、热膨胀系数、抗弯强度等性能进行表征。分别研究了原料配方、烧结方法和烧结温度等因素对于金刚石/铜复合材料的显微结构、相对密度、抗弯强度、热导率和热膨胀系数等性能的影响规律,阐明了导热机理,主要的研究结果如下:（1）采用放电等离子烧结在900-1050 ℃、40 MPa压力的条件下烧结经化学镀铜后的金刚石颗粒与铜粉的混合粉体得到的金刚石/铜复合材料的相对密度随着烧结温度的升高先增大后减小,当烧结温度为1000 ℃时达到最大值为98.76%;金刚石的含量对烧... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 前言
    1.2 电子封装材料的分类
    1.3 金刚石/铜复合材料及其国内外研究现状
        1.3.1 金刚石与基体金属的性质
        1.3.2 金刚石/铜复合材料及其国内外研究现状
        1.3.3 金刚石/铜复合材料中存在的问题
    1.4 金刚石/铜复合材料的制备方法
        1.4.1 粉末冶金法
        1.4.2 放电等离子烧结
        1.4.3 液相浸渗法
        1.4.4 超高压熔渗法
    1.5 金刚石/铜复合材料的热导率模型
    1.6 本文的研究思路、研究内容及创新点
        1.6.1 研究思路
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 创新点
2 金刚石颗粒表面金属化
    2.1 引言
    2.2 金刚石颗粒表面化学镀铜
        2.2.1 实验原料、试剂及设备
        2.2.2 化学镀铜
        2.2.3 样品的微观形貌及物相表征
    2.3 金刚石颗粒表面热扩散法镀钨
        2.3.1 实验原料、设备及试剂
        2.3.2 热扩散法镀钨
        2.3.3 样品的微观形貌及物相表征
    2.4 本章小结
3 放电等离子烧结镀铜金刚石/铜复合材料
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验原料和设备
        3.1.2 样品制备
        3.1.3 样品表征
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 样品的物相分析
        3.2.2 样品的显微结构分析
        3.2.3 样品的相对密度分析
        3.2.4 样品的拉曼光谱分析
        3.2.5 样品的热导率分析
    3.3 本章小结
4 放电等离子烧结镀钨金刚石/铜复合材料
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验原料及设备
        4.1.2 样品制备
        4.1.3 样品表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 样品的物相分析
        4.2.2 样品的显微结构分析
        4.2.3 样品的相对密度分析
        4.2.4 样品的抗弯性能分析
        4.2.5 样品的热导率分析
        4.2.6 样品的热导率模型分析
        4.2.7 样品的热膨胀系数分析
    4.3 本章小结
5 热压烧结镀钨金刚石/铜复合材料
    5.1 实验部分
        5.1.1 实验原料及设备
        5.1.2 样品制备
        5.1.3 样品表征
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 样品的物相分析
        5.2.2 样品的显微结构分析
        5.2.3 样品的相对密度分析
        5.2.4 样品的抗弯性能分析
        5.2.5 样品的热导率分析
        5.2.6 样品的热膨胀系数分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 下一步展望
参考文献
个人简历
硕士期间取得的主要成绩
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]电子封装材料的研究与应用[J]. 张文毓.  上海电气技术. 2017(02)
[2]超高压熔渗烧结法制备金刚石/铜复合材料[J]. 董丽,董桂霞,刘秋香,张茜,李尚劼.  材料热处理学报. 2015(S2)
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博士论文
[1]金刚石（碳化硼）/金属复合封装材料的制备与研究[D]. 白华.华中科技大学 2013
[2]纳米金刚石石墨化转变以及纳米金刚石/铜复合材料的制备与性能[D]. 乔志军.天津大学 2007

硕士论文
[1]金刚石/铜复合材料的界面表征及调控研究[D]. 王鹏鹏.北京有色金属研究总院 2014
[2]金刚石颗粒表面镀覆铬包覆层的研究[D]. 柯明月.广东工业大学 2013
[3]新型微晶玻璃结合剂及其金刚石砂轮制品的研制[D]. 周军林.中南大学 2012
[4]表面金属化—共沉积法制备金刚石/铜基封装材料的研究[D]. 王强.天津大学 2008



本文编号：3498444