隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,電子封裝向高集成、高性能、微型化、高可靠性方向發(fā)展,對電子封裝材料的性能提出了更高要求。碳/金屬復(fù)合材料具有高的熱導(dǎo)率、可調(diào)的熱膨脹系數(shù)及低密度的特點,成為電子封裝用復(fù)合材料的研究熱點。本文采用有限元方法對碳/金屬復(fù)合材料的熱性能進(jìn)行了模擬與預(yù)測,并分別采用真空熱壓法和壓力熔滲方法對石墨/銅復(fù)合材料與金剛石/鋁復(fù)合材料進(jìn)行了研究。通過增強(qiáng)體表面改性對復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)與特性進(jìn)行調(diào)控,獲得了高的導(dǎo)熱性能。本文具體開展了以下幾個方面的研究工作:（1）采用Ansys有限元軟件建立了考慮界面熱阻作用的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料三維實體模型,通過建立接觸對、設(shè)定實常數(shù)的方法定義復(fù)合材料界面的熱傳導(dǎo)作用,使得模型更接近真實情況,能更好的體現(xiàn)界面熱阻對復(fù)合材料宏觀熱導(dǎo)率的影響。利用此模型,討論了界面熱阻、組分材料性質(zhì)、增強(qiáng)體顆粒大小、體積分?jǐn)?shù)等因素對復(fù)合材料宏觀熱導(dǎo)率的影響規(guī)律和復(fù)合材料組份對復(fù)合材料熱膨脹性能的影響。針對復(fù)合材料的實際微觀結(jié)構(gòu)特征,建立了非均勻界面熱阻金剛石/鋁復(fù)合材料的有限元模型,并結(jié)合復(fù)合材料的斷口形貌,對復(fù)合材料熱傳導(dǎo)性能的主要影響因素進(jìn)行了分析。金剛石{10... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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電子封裝熱管理的三種類別芯片級熱管理主要是將半導(dǎo)體器件或芯片工作時產(chǎn)生的熱量傳遞出來，面臨

填充顆粒的形狀一般是不規(guī)則的并且顆粒隨機(jī)分布在復(fù)合材料中，本文中采用周期性結(jié)構(gòu)實體模型對實際顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化。同時，考慮到二維實體模型在模擬填充材料的形狀、顆粒堆積、界面熱阻等方面的局限性，文中的模擬在三維尺度下進(jìn)行。對于單一粒徑顆粒填充復(fù)合材料，受填充顆粒形狀的影響，填充物體積分?jǐn)?shù)一般最高能達(dá)到 65%左右。為了確定實體模形中顆粒的堆積方式，計算等徑球形顆粒在不同堆積方式下填充物的最大體積分?jǐn)?shù)。當(dāng)球形顆粒以簡單立方、體心立方、面心立方方式堆積時，顆粒體積分?jǐn)?shù)分別為 52.36%、68.02%和 74.05%[126]。因此，我們對實體模型進(jìn)行了第二次近似處理：用球形顆粒取代實際情況中不規(guī)則顆粒。將球形顆粒按體心立方方式堆積所得模型的體積分?jǐn)?shù)即可滿足單一粒徑顆粒填充復(fù)合材料的要求。同時，考慮到顆粒堆積方式的體對稱以及周期性出現(xiàn)特點，可只對模型中周期性出現(xiàn)的代表性體積元進(jìn)行模擬求解。本文中顆粒堆積方式及復(fù)合材料微觀實體模型如圖 2.2 所示。圖 2.2(a)展示了代表性體積元中顆粒的堆積方式，圖 2.1(b)即本文使用的微觀尺度顆粒填充復(fù)合材料實體模型。

圖 2.3 復(fù)合材料有限元模型網(wǎng)格劃分結(jié)果擬中接觸對的建立與實常數(shù)的設(shè)定料的重要組成部分，它對材料的綜合性能有界面對復(fù)合材料作用。但是，由于界面的特寸存在數(shù)千倍的差異，若對界面層進(jìn)行建模會發(fā)生數(shù)量級的變化，最終可導(dǎo)致實體模形本文在模擬界面對復(fù)合材料宏觀熱傳導(dǎo)性能問題。通過設(shè)定接觸單元實常數(shù)的方法來描流的散射、阻擋作用。利用 ANSYS 有限元接觸對如圖 2.4 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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