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电子封装材料的散热能力是保证高功率电子元器件正常工作的关键性因素。Diamond/Al复合材料热物理性能优异,是未来先进热管理材料的重点研究方向。本文以制备高热导率Diamond/Al复合材料为目标,采用模压成型结合气压浸渗制备Diamond/Al复合材料。讨论了不同金刚石颗粒尺寸、品级和不同气压浸渗工艺对Diamond/Al复合材料热物理性能的影响规律,研究分析了金刚石颗粒表面金属化对 Diamond/Al复合材料热导率以及微观断口形貌的影响,最后对 Diamond/Al复合材料的环境适应性进行了考察,以期制备出导热性能优异的Diamond/Al复合材料以满足未来市场对电子封装材料的散热需求。 采用模压成型结合气压浸渗的方法制备了Diamond/Al复合材料,研究了不同金刚石颗粒尺寸、品级以及不同气压浸渗工艺对Diamond/Al复合材料热物理性能的影响。研究结果表明:金刚石颗粒尺寸越大、品级越高,其制备的 Diamond/Al复合材料热导率越高。将颗粒尺寸约为450μm和50μm的两种不同金刚石颗粒按照重量比7:3进行搭配制备的Diamond/Al复合材料热导率达665.4 W/(m-K),热膨胀系数(2.7-4.0)×10-6/℃,金刚石体积分数72.5%。Diamond/Al复合材料的热膨胀系数与抗弯强度也与金刚石颗粒尺寸密切相关,金刚石颗粒尺寸越小,热膨胀系数越低,抗弯强度越大。气压浸渗过程中,随浸渗温度的提高和保温时间的增长,Diamond/Al复合材料的热导率均呈现先增大后降低的趋势。最佳的浸渗温度和保温时间分别是800℃和1 min。 采用磁控溅射法在金刚石颗粒表面制备了Mo涂层。研究了金刚石颗粒表面镀Mo前后、镀Mo后晶化热处理对涂层成分及微观形貌的影响,分析讨论Mo涂层对Diamond/Al复合材料热导率的影响。实验结果表明:金刚石颗粒经磁控溅射镀Mo9h、12 h后的涂层厚度约为0.8-1.5μm,且随着磁控溅射时间的增长,Mo涂层的厚度和粗糙度也随之增加。镀 Mo后晶化热处理可使金刚石颗粒表面非晶态的Mo原子转变为晶态的Mo原子结合,磁控溅射9 h金刚石经800℃热处理2 h后制备的Diamond/Al复合材料的热导率为375.4 W/(m-K)。 采用反应扩散法在金刚石颗粒表面制备了W涂层,研究了镀W反应时间和镀W反应温度对涂层成分及微观组织形貌的影响规律,并对Diamond/Al复合材料的热导率以及微观断口形貌进行分析和讨论,最后对Diamond/Al复合材料的环境适应性进行了考察。随镀W反应时间的增长和镀W反应温度的升高,逐渐由裸露、不完整的涂层转变为均匀连续完整的W涂层。当镀W反应时间为3h,镀W反应温度为1050℃时,Diamond/Al复合材料热导率为538.6 W/(m-K)。金刚石颗粒表面金属镀层能够消除选择性粘附现象并改善界面结合,因此有镀层的Diamond/Al复合材料微观断口并未发现有较多的缝隙和孔洞存在,断裂方式以基体的断裂为主。金属镀层的存在能够有效抑制界面反应生成Al4C3,因此有金属镀层的Diamond/Al复合材料在潮湿环境中不易粉化失效,提高了Diamond/Al复合材料在潮湿环境中的稳定性。