發(fā)布時間：2022-10-18 19:35

　　隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,電子器件的功率密度急劇增加,亟需開發(fā)高導熱電子封裝材料來滿足迫切的散熱需求。金剛石具有優(yōu)異的熱物理性能然而難以直接應(yīng)用,金屬銅具有較高的熱導率并且加工性能良好,因此金剛石顆粒增強銅基（Cu/diamond）復合材料成為新一代電子封裝材料的研究熱點。由于Cu與金剛石之間無化學反應(yīng)并且潤濕性差,Cu/diamond復合材料的界面結(jié)合較弱,金剛石優(yōu)異的導熱性能無法充分發(fā)揮。本領(lǐng)域研究者采用Cu基體合金化和金剛石表面金屬化進行界面改性并提高Cu/diamond復合材料熱導率,然而對于復合材料的界面結(jié)構(gòu)特征缺乏深入研究,對界面形成機理尚未形成統(tǒng)一認識。本文分別采用Cu基體合金化和金剛石表面金屬化對Cu/diamond復合材料進行界面改性,利用氣壓浸滲法制備復合材料,通過聚焦離子束微納加工系統(tǒng)（FIB）、掃描透射電鏡（STEM）等表征技術(shù)深入分析Cu/diamond復合材料界面結(jié)構(gòu),在對比兩種不同界面改性方式的基礎(chǔ)上,闡明Cu/diamond復合材料的界面形成機理,建立復合材料界面結(jié)構(gòu)和導熱性能之間的聯(lián)系。采用真空感應(yīng)熔煉在Cu基體中添加0.25～1.0 wt.%Zr,... 

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 緒論
    2.1 電子封裝技術(shù)及電子封裝材料
        2.1.1 電子封裝技術(shù)概述
        2.1.2 電子封裝材料及其性能要求
        2.1.3 電子封裝材料發(fā)展歷程
    2.2 金剛石顆粒增強金屬基復合材料
        2.2.1 金剛石簡介
        2.2.2 金剛石顆粒增強金屬基復合材料的制備方法
        2.2.3 金剛石/金屬浸潤性對復合材料界面的影響
        2.2.4 金剛石顆粒增強金屬基復合材料的研究現(xiàn)狀
    2.3 金剛石顆粒增強銅基復合材料
        2.3.1 金剛石與銅的非浸潤性
        2.3.2 金剛石顆粒增強銅基復合材料的界面改性手段
        2.3.3 金剛石顆粒增強銅基復合材料的界面改性進展
    2.4 選題背景和研究意義
3 研究內(nèi)容和實驗方法
    3.1 研究內(nèi)容
    3.2 實驗方法
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 制備方法
        3.2.3 組織形貌觀察和物相分析
        3.2.4 性能測試
4 Cu-Zr/diamond復合材料的界面結(jié)構(gòu)和導熱性能
    4.1 Cu-Zr/diamond復合材料的制備
        4.1.1 合金元素Zr的選擇依據(jù)
        4.1.2 氣壓浸滲制備工藝參數(shù)
        4.1.3 保溫處理下金剛石表面化學狀態(tài)的變化
    4.2 Cu-Zr/diamond復合材料的界面結(jié)構(gòu)
        4.2.1 斷口形貌觀察
        4.2.2 界面相組成和微觀形貌
        4.2.3 界面碳化物的形核和長大機制
        4.2.4 Zr含量對復合材料界面結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 Cu-Zr/diamond復合材料的熱導率
    4.4 Cu-Zr/diamond復合材料的界面熱導
    4.5 Cu-Zr/diamond復合材料的熱膨脹系數(shù)
    4.6 本章小結(jié)
5 Cu/diamond(Zr)復合材料的界面結(jié)構(gòu)和導熱性能
    5.1 金剛石表面Zr鍍層的制備和結(jié)構(gòu)
    5.2 Cu/diamond(Zr)復合材料的制備
        5.2.1 氣壓浸滲制備工藝參數(shù)
        5.2.2 保溫處理下金剛石表面Zr鍍層化學狀態(tài)的變化
    5.3 Zr鍍層對復合材料界面結(jié)合和界面結(jié)構(gòu)的影響
    5.4 Cu/diamond(Zr)復合材料的熱導率
    5.5 Cu/diamond(Zr)復合材料的界面熱導
    5.6 本章小結(jié)
6 Cu/diamond(Ti)復合材料的界面結(jié)構(gòu)和導熱性能
    6.1 金剛石表面Ti鍍層的制備和結(jié)構(gòu)
    6.2 Cu/diamond(Ti)復合材料的制備
        6.2.1 氣壓浸滲制備工藝參數(shù)
        6.2.2 保溫處理下金剛石表面Ti鍍層化學狀態(tài)的變化
    6.3 Ti鍍層對復合材料界面結(jié)合和界面結(jié)構(gòu)的影響
    6.4 Cu/diamond(Ti)復合材料的熱導率
    6.5 Cu/diamond(Ti)復合材料的熱膨脹系數(shù)
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論、創(chuàng)新點及展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國集成電路設(shè)計業(yè)的狀況分析[J]. 閔鋼.  集成電路應(yīng)用. 2019(02)
[2]金剛石/Cu復合界面導熱改性及其納米化研究進展[J]. 張荻,苑孟穎,譚占秋,熊定邦,李志強.  金屬學報. 2018(11)
[3]高溫高壓法制備金剛石/銅復合材料的研究[J]. 趙龍,宋平新,張迎九,楊濤,馬姍姍,王彩利.  金剛石與磨料磨具工程. 2018(02)
[4]3D打印用高分子材料及其復合材料的研究進展[J]. 梁曉靜,于曉燕.  高分子通報. 2018(04)
[5]先進熱管理材料研究進展[J]. 何鵬,耿慧遠.  材料工程. 2018(04)
[6]電子封裝用金屬基復合材料的研究現(xiàn)狀[J]. 張曉輝,王強.  微納電子技術(shù). 2018(01)
[7]C/C復合材料表面反應(yīng)熔滲法制備SiC-ZrC涂層的組織與結(jié)構(gòu)[J]. 汪沅,周哲,龔潔明,葛毅成,易茂中.  粉末冶金材料科學與工程. 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]我國電子材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J]. 張鎮(zhèn),宋濤,王本力.  新材料產(chǎn)業(yè). 2016(05)
[10]各大半導體巨頭制程工藝發(fā)展近況解讀[J]. Fison.  集成電路應(yīng)用. 2016(04)

博士論文
[1]金剛石增強鋁基復合材料界面形成機理及導熱性能[D]. 車子璠.北京科技大學 2017
[2]優(yōu)質(zhì)克拉級金剛石大單晶的高溫高壓合成[D]. 肖宏宇.吉林大學 2010

碩士論文
[1]新型耐磨耐熱堆焊焊條的研制[D]. 蔣志金.合肥工業(yè)大學 2010



本文編號：3692922