铜/金刚石复合材料的界面结构与导热性能
发布时间：2022-10-18 19:35
随着电子信息产业的迅猛发展,电子器件的功率密度急剧增加,亟需开发高导热电子封装材料来满足迫切的散热需求。金刚石具有优异的热物理性能然而难以直接应用,金属铜具有较高的热导率并且加工性能良好,因此金刚石颗粒增强铜基（Cu/diamond）复合材料成为新一代电子封装材料的研究热点。由于Cu与金刚石之间无化学反应并且润湿性差,Cu/diamond复合材料的界面结合较弱,金刚石优异的导热性能无法充分发挥。本领域研究者采用Cu基体合金化和金刚石表面金属化进行界面改性并提高Cu/diamond复合材料热导率,然而对于复合材料的界面结构特征缺乏深入研究,对界面形成机理尚未形成统一认识。本文分别采用Cu基体合金化和金刚石表面金属化对Cu/diamond复合材料进行界面改性,利用气压浸渗法制备复合材料,通过聚焦离子束微纳加工系统（FIB）、扫描透射电镜（STEM）等表征技术深入分析Cu/diamond复合材料界面结构,在对比两种不同界面改性方式的基础上,阐明Cu/diamond复合材料的界面形成机理,建立复合材料界面结构和导热性能之间的联系。采用真空感应熔炼在Cu基体中添加0.25～1.0 wt.%Zr,...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
2.1 电子封装技术及电子封装材料
2.1.1 电子封装技术概述
2.1.2 电子封装材料及其性能要求
2.1.3 电子封装材料发展历程
2.2 金刚石颗粒增强金属基复合材料
2.2.1 金刚石简介
2.2.2 金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备方法
2.2.3 金刚石/金属浸润性对复合材料界面的影响
2.2.4 金刚石颗粒增强金属基复合材料的研究现状
2.3 金刚石颗粒增强铜基复合材料
2.3.1 金刚石与铜的非浸润性
2.3.2 金刚石颗粒增强铜基复合材料的界面改性手段
2.3.3 金刚石颗粒增强铜基复合材料的界面改性进展
2.4 选题背景和研究意义
3 研究内容和实验方法
3.1 研究内容
3.2 实验方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 制备方法
3.2.3 组织形貌观察和物相分析
3.2.4 性能测试
4 Cu-Zr/diamond复合材料的界面结构和导热性能
4.1 Cu-Zr/diamond复合材料的制备
4.1.1 合金元素Zr的选择依据
4.1.2 气压浸渗制备工艺参数
4.1.3 保温处理下金刚石表面化学状态的变化
4.2 Cu-Zr/diamond复合材料的界面结构
4.2.1 断口形貌观察
4.2.2 界面相组成和微观形貌
4.2.3 界面碳化物的形核和长大机制
4.2.4 Zr含量对复合材料界面结构的影响
4.3 Cu-Zr/diamond复合材料的热导率
4.4 Cu-Zr/diamond复合材料的界面热导
4.5 Cu-Zr/diamond复合材料的热膨胀系数
4.6 本章小结
5 Cu/diamond(Zr)复合材料的界面结构和导热性能
5.1 金刚石表面Zr镀层的制备和结构
5.2 Cu/diamond(Zr)复合材料的制备
5.2.1 气压浸渗制备工艺参数
5.2.2 保温处理下金刚石表面Zr镀层化学状态的变化
5.3 Zr镀层对复合材料界面结合和界面结构的影响
5.4 Cu/diamond(Zr)复合材料的热导率
5.5 Cu/diamond(Zr)复合材料的界面热导
5.6 本章小结
6 Cu/diamond(Ti)复合材料的界面结构和导热性能
6.1 金刚石表面Ti镀层的制备和结构
6.2 Cu/diamond(Ti)复合材料的制备
6.2.1 气压浸渗制备工艺参数
6.2.2 保温处理下金刚石表面Ti镀层化学状态的变化
6.3 Ti镀层对复合材料界面结合和界面结构的影响
6.4 Cu/diamond(Ti)复合材料的热导率
6.5 Cu/diamond(Ti)复合材料的热膨胀系数
6.6 本章小结
7 结论、创新点及展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国集成电路设计业的状况分析[J]. 闵钢. 集成电路应用. 2019(02)
[2]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)
[3]高温高压法制备金刚石/铜复合材料的研究[J]. 赵龙,宋平新,张迎九,杨涛,马姗姗,王彩利. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(02)
[4]3D打印用高分子材料及其复合材料的研究进展[J]. 梁晓静,于晓燕. 高分子通报. 2018(04)
[5]先进热管理材料研究进展[J]. 何鹏,耿慧远. 材料工程. 2018(04)
[6]电子封装用金属基复合材料的研究现状[J]. 张晓辉,王强. 微纳电子技术. 2018(01)
[7]C/C复合材料表面反应熔渗法制备SiC-ZrC涂层的组织与结构[J]. 汪沅,周哲,龚洁明,葛毅成,易茂中. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(06)
[8]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)
[9]我国电子材料产业发展研究[J]. 张镇,宋涛,王本力. 新材料产业. 2016(05)
[10]各大半导体巨头制程工艺发展近况解读[J]. Fison. 集成电路应用. 2016(04)
博士论文
[1]金刚石增强铝基复合材料界面形成机理及导热性能[D]. 车子璠.北京科技大学 2017
[2]优质克拉级金刚石大单晶的高温高压合成[D]. 肖宏宇.吉林大学 2010
硕士论文
[1]新型耐磨耐热堆焊焊条的研制[D]. 蒋志金.合肥工业大学 2010
本文编号：3692922
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
2.1 电子封装技术及电子封装材料
2.1.1 电子封装技术概述
2.1.2 电子封装材料及其性能要求
2.1.3 电子封装材料发展历程
2.2 金刚石颗粒增强金属基复合材料
2.2.1 金刚石简介
2.2.2 金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备方法
2.2.3 金刚石/金属浸润性对复合材料界面的影响
2.2.4 金刚石颗粒增强金属基复合材料的研究现状
2.3 金刚石颗粒增强铜基复合材料
2.3.1 金刚石与铜的非浸润性
2.3.2 金刚石颗粒增强铜基复合材料的界面改性手段
2.3.3 金刚石颗粒增强铜基复合材料的界面改性进展
2.4 选题背景和研究意义
3 研究内容和实验方法
3.1 研究内容
3.2 实验方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 制备方法
3.2.3 组织形貌观察和物相分析
3.2.4 性能测试
4 Cu-Zr/diamond复合材料的界面结构和导热性能
4.1 Cu-Zr/diamond复合材料的制备
4.1.1 合金元素Zr的选择依据
4.1.2 气压浸渗制备工艺参数
4.1.3 保温处理下金刚石表面化学状态的变化
4.2 Cu-Zr/diamond复合材料的界面结构
4.2.1 断口形貌观察
4.2.2 界面相组成和微观形貌
4.2.3 界面碳化物的形核和长大机制
4.2.4 Zr含量对复合材料界面结构的影响
4.3 Cu-Zr/diamond复合材料的热导率
4.4 Cu-Zr/diamond复合材料的界面热导
4.5 Cu-Zr/diamond复合材料的热膨胀系数
4.6 本章小结
5 Cu/diamond(Zr)复合材料的界面结构和导热性能
5.1 金刚石表面Zr镀层的制备和结构
5.2 Cu/diamond(Zr)复合材料的制备
5.2.1 气压浸渗制备工艺参数
5.2.2 保温处理下金刚石表面Zr镀层化学状态的变化
5.3 Zr镀层对复合材料界面结合和界面结构的影响
5.4 Cu/diamond(Zr)复合材料的热导率
5.5 Cu/diamond(Zr)复合材料的界面热导
5.6 本章小结
6 Cu/diamond(Ti)复合材料的界面结构和导热性能
6.1 金刚石表面Ti镀层的制备和结构
6.2 Cu/diamond(Ti)复合材料的制备
6.2.1 气压浸渗制备工艺参数
6.2.2 保温处理下金刚石表面Ti镀层化学状态的变化
6.3 Ti镀层对复合材料界面结合和界面结构的影响
6.4 Cu/diamond(Ti)复合材料的热导率
6.5 Cu/diamond(Ti)复合材料的热膨胀系数
6.6 本章小结
7 结论、创新点及展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国集成电路设计业的状况分析[J]. 闵钢. 集成电路应用. 2019(02)
[2]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)
[3]高温高压法制备金刚石/铜复合材料的研究[J]. 赵龙,宋平新,张迎九,杨涛,马姗姗,王彩利. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(02)
[4]3D打印用高分子材料及其复合材料的研究进展[J]. 梁晓静,于晓燕. 高分子通报. 2018(04)
[5]先进热管理材料研究进展[J]. 何鹏,耿慧远. 材料工程. 2018(04)
[6]电子封装用金属基复合材料的研究现状[J]. 张晓辉,王强. 微纳电子技术. 2018(01)
[7]C/C复合材料表面反应熔渗法制备SiC-ZrC涂层的组织与结构[J]. 汪沅,周哲,龚洁明,葛毅成,易茂中. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(06)
[8]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)
[9]我国电子材料产业发展研究[J]. 张镇,宋涛,王本力. 新材料产业. 2016(05)
[10]各大半导体巨头制程工艺发展近况解读[J]. Fison. 集成电路应用. 2016(04)
博士论文
[1]金刚石增强铝基复合材料界面形成机理及导热性能[D]. 车子璠.北京科技大学 2017
[2]优质克拉级金刚石大单晶的高温高压合成[D]. 肖宏宇.吉林大学 2010
硕士论文
[1]新型耐磨耐热堆焊焊条的研制[D]. 蒋志金.合肥工业大学 2010
本文编号：3692922
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3692922.html
