金属基复合材料研究上热度高、获得成果多的复合材料
近几年,德国科学家研发出一种新型散热材料,它是由金刚石和铜两种成分经过特殊处理复合而成,复合材料的散热效率比铜和铝更高,是铜的1.5倍,而且成本大幅度下降。但是,制备质量稳定的金刚石/铜基复合材料并不容易,复合材料的石墨化和致密性制约了金刚石/铜基复合材料的应用。尽管如此,铜与金刚石复合得到的散热材料却兼具铜和金刚石的特性,这种新型复合材料不仅具有高导电、高导热、高强度和低廉的价格优势,还可以克服金属铜本身固有的强度低、耐磨差的缺点,可取代目前广泛应用的Cu、W-Cu、Al/SiC、AlN等散热材料,是解决目前电子器件散热问题的有效方法之一,也是当前电子封装业研究的热点本文在综合大量文献资料的基础上,对金刚石颗粒增强铜基散热材料的特性及其制备工艺等方面的研究进行综述,并提出了目前制备金刚石/铜基散热材料存在的问题及其发展趋势。
金刚石颗粒增强铜基散热材料的性能金刚石/铜基复合散热材料是将金刚石作为增强相,与铜基合金进行复合成互不相溶的复合材料,从而将铜基体优良的导热性能与增强体金刚石低膨胀、低密度和高热导率的特性相结合。具有以下几个优点:(1)热导率高,可达到600W/mK以上;(2)热膨胀系数可调控,通过改变金刚石和Cu组元之间的质量分数就可调控复合材料的膨胀系数,有利于与Si、GaAs等半导体材料的热膨胀系数相匹配;(3)密度小,在5~6g/cm(4)加工性能和镀覆性好,可对复合材料进行常规的线切割和研磨,并可在表面镀膜;(5)耐磨性、疲劳性和断裂韧性好。表1列出了金刚石/铜基复合材料与其他金刚石/金属基复合材料各项性能比较。从目前研究现状来看,金刚石/铜基复合材料成为当前国内外在金刚石/金属基复合材料研究上热度高、获得成果多的复合材料,已广泛在汽车、电子、航天等领域应用,为提高电子元器件装备的性能发挥着巨大的作用。
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金刚石颗粒增强铜基散热材料的性能金刚石/铜基复合散热材料是将金刚石作为增强相,与铜基合金进行复合成互不相溶的复合材料,从而将铜基体优良的导热性能与增强体金刚石低膨胀、低密度和高热导率的特性相结合。具有以下几个优点:(1)热导率高,可达到600W/mK以上;(2)热膨胀系数可调控,通过改变金刚石和Cu组元之间的质量分数就可调控复合材料的膨胀系数,有利于与Si、GaAs等半导体材料的热膨胀系数相匹配;(3)密度小,在5~6g/cm(4)加工性能和镀覆性好,可对复合材料进行常规的线切割和研磨,并可在表面镀膜;(5)耐磨性、疲劳性和断裂韧性好。表1列出了金刚石/铜基复合材料与其他金刚石/金属基复合材料各项性能比较。从目前研究现状来看,金刚石/铜基复合材料成为当前国内外在金刚石/金属基复合材料研究上热度高、获得成果多的复合材料,已广泛在汽车、电子、航天等领域应用,为提高电子元器件装备的性能发挥着巨大的作用。
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