金刚石/铜复合材料制备工艺的研究进展
2021-12-14陈冰威杨雪峰栗正新王来福韩敬贺
超硬材料工程 2021年4期
陈冰威,杨雪峰,栗正新,王来福,韩敬贺
(1.河南工业大学,材料科学与工程学院,郑州 450000;2.河南省惠丰金刚石有限公司,河南 商丘 676200)
0 前言
随着科技的发展,电子器件更新换代的速率越来越高,这就导致了对于电子封装材料的要求也越来越高。对于材料的要求正是推动材料发展的动力,所以,现如今的电子封装材料已经经历了三代的发展。
第一代电子封装材料是W/Cu[1-4]、Mo/Cu[2,5-7]合金为首的以钨、钼元素金属颗粒增强铜基形成导热复合材料。该复合材料相较于Invar合金与Kovar合金具有相对较高的导热系数,但是该复合材料主要是以钨、钼金属颗粒作为单独第二相,无法克服密封性差,导热系数小,可加工性差等问题。第二代电子封装材料主要是以碳化硅[8-12]和硅增强铜基、有机基体或铝基作为复合材料。相较于第一代复合材料,第二代复合材料具有导热系数高,气密性好,易加工的特点。但是由于碳化硅和硅的本征热导率较低,进而导致整个复合材料的热导率具有不可突破的上限,所以第三代的电子封装材料应运而生。第三代电子封装材料主要是以碳纳米管[13]、石墨烯[14]、纳米金刚石[15]等高导热碳材料增强铜基或铝基[16-17]制备高导热复合材料。其中,金刚石的本征热导率高(为1200~2000W/(m·K)),铜基的导热能力好,对于温度的适应范围较宽,所以,如今金刚石/铜复合材料的研究已经成为了一个热点方向。
金刚石/铜复合材料的导热系数往往低于计算结果[18-19],究其原因,是因为金刚石内部为声子导热,金属内部为电子导热,声子与电子的散射会导致复合材料热导系数的下降。……
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