金屬基復合材料研究上熱度高、獲得成果多的復合材料
近幾年,德國科學家研發出一種新型散熱材料,它是由金剛石和銅兩種成分經過特殊處理復合而成,復合材料的散熱效率比銅和鋁更高,是銅的1.5倍,而且成本大幅度下降。但是,制備質量穩定的金剛石/銅基復合材料并不容易,復合材料的石墨化和致密性制約了金剛石/銅基復合材料的應用。盡管如此,銅與金剛石復合得到的散熱材料卻兼具銅和金剛石的特性,這種新型復合材料不僅具有高導電、高導熱、高強度和低廉的價格優勢,還可以克服金屬銅本身固有的強度低、耐磨差的缺點,可取代目前廣泛應用的Cu、W-Cu、Al/SiC、AlN等散熱材料,是解決目前電子器件散熱問題的有效方法之一,也是當前電子封裝業研究的熱點本文在綜合大量文獻資料的基礎上,對金剛石顆粒增強銅基散熱材料的特性及其制備工藝等方面的研究進行綜述,并提出了目前制備金剛石/銅基散熱材料存在的問題及其發展趨勢。
金剛石顆粒增強銅基散熱材料的性能金剛石/銅基復合散熱材料是將金剛石作為增強相,與銅基合金進行復合成互不相溶的復合材料,從而將銅基體優良的導熱性能與增強體金剛石低膨脹、低密度和高熱導率的特性相結合。具有以下幾個優點:(1)熱導率高,可達到600W/mK以上;(2)熱膨脹系數可調控,通過改變金剛石和Cu組元之間的質量分數就可調控復合材料的膨脹系數,有利于與Si、GaAs等半導體材料的熱膨脹系數相匹配;(3)密度小,在5~6g/cm(4)加工性能和鍍覆性好,可對復合材料進行常規的線切割和研磨,并可在表面鍍膜;(5)耐磨性、疲勞性和斷裂韌性好。表1列出了金剛石/銅基復合材料與其他金剛石/金屬基復合材料各項性能比較。從目前研究現狀來看,金剛石/銅基復合材料成為當前國內外在金剛石/金屬基復合材料研究上熱度高、獲得成果多的復合材料,已廣泛在汽車、電子、航天等領域應用,為提高電子元器件裝備的性能發揮著巨大的作用。
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金剛石顆粒增強銅基散熱材料的性能金剛石/銅基復合散熱材料是將金剛石作為增強相,與銅基合金進行復合成互不相溶的復合材料,從而將銅基體優良的導熱性能與增強體金剛石低膨脹、低密度和高熱導率的特性相結合。具有以下幾個優點:(1)熱導率高,可達到600W/mK以上;(2)熱膨脹系數可調控,通過改變金剛石和Cu組元之間的質量分數就可調控復合材料的膨脹系數,有利于與Si、GaAs等半導體材料的熱膨脹系數相匹配;(3)密度小,在5~6g/cm(4)加工性能和鍍覆性好,可對復合材料進行常規的線切割和研磨,并可在表面鍍膜;(5)耐磨性、疲勞性和斷裂韌性好。表1列出了金剛石/銅基復合材料與其他金剛石/金屬基復合材料各項性能比較。從目前研究現狀來看,金剛石/銅基復合材料成為當前國內外在金剛石/金屬基復合材料研究上熱度高、獲得成果多的復合材料,已廣泛在汽車、電子、航天等領域應用,為提高電子元器件裝備的性能發揮著巨大的作用。
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