一种高导热低膨胀超薄片金刚石-金属基复合材料及其制备方法和应用

文档序号:389242 发布日期:2021-12-14 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 一种高导热低膨胀超薄片金刚石-金属基复合材料及其制备方法和应用 (High-thermal-conductivity low-expansion ultrathin diamond-metal-based composite material and preparation method and application thereof ) 是由 魏秋平 周科朝 马莉 黄开塘 李俊 于 2021-09-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种高导热低膨胀超薄片金刚石-金属基复合材料及其制备方法和应用,所述一种高导热金刚石/金属基复合材料包含核壳结构掺杂金刚石、金属基材料,所述核壳结构掺杂金刚石包含金刚石、金刚石表面改性层,所述金刚石表面改性层从内至外依次包括金刚石过渡层,掺杂金刚石外壳层;所述金刚石-金属基复合材料的厚度在0.1mm~1mm。其制备方法是采用气体压力辅助熔渗工艺技术,以高纯气体为压力源,作用在熔融液态金属基表面,实现金刚石与金属基材料高密度复合;本发明能够有效地克服渗透过程中的毛细管力,实现高压渗流成型,使材料导热系数高,热膨胀系数可调,均匀性更好,可靠性更高。(The invention discloses a high-thermal-conductivity low-expansion ultrathin diamond-metal-based composite material and a preparation method and application thereof, wherein the high-thermal-conductivity diamond/metal-based composite material comprises a core-shell structure doped diamond and a metal-based material, the core-shell structure doped diamond comprises a diamond and a diamond surface modification layer, and the diamond surface modification layer sequentially comprises a diamond transition layer and a doped diamond outer shell layer from inside to outside; the thickness of the diamond-metal matrix composite material is 0.1 mm-1 mm. The preparation method adopts a gas pressure auxiliary infiltration process technology, takes high-purity gas as a pressure source and acts on the surface of a molten liquid metal base to realize high-density compounding of the diamond and the metal base material; the invention can effectively overcome the capillary force in the permeation process, realize high-pressure seepage forming, and ensure that the material has high heat conductivity coefficient, adjustable thermal expansion coefficient, better uniformity and higher reliability.)

一种高导热低膨胀超薄片金刚石-金属基复合材料及其制备 方法和应用

技术领域

本发明属于复合材料领域,尤其涉及一种高导热低膨胀超薄片金刚石-金属基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的飞速发展,电子设备应用于航空航天、军事、工业、国民生产等诸多领域的功率和集成度越来越高,散热问题已成为制约这些行业发展的重要因素。特别是5G通信时代的来临,电子及半成品器件的集成度呈几何式的增长,这使得电子器件的热量密度迅猛增长,研究表明,电子元器件温度每升高10℃,其故障率约增加一倍,此外,电子设备中的故障有55%是由于电子器件温度过高、缺乏可靠而全面的温控措施而引发的。

金刚石的热导率极高为2200W/(mK)、热膨胀系数(8.6×10-7/K-1)和密度(3.52g/cm3)较低,将其作为增强体材料用作电子封装材料,可使得复合材料具有较高的热导率,同时满足低膨胀系数和轻质化得要求。

将金刚石与金属基材料结合起来,充分发挥它们优异的导热性能和力学性能,制备较高热导率和热膨胀系数匹配的金刚石/金属基复合材料,也是目前最有发展潜力的电子封装材料之一。

然而,现有技术中所用金刚石颗粒在室温下金刚石的热导率虽然高,但高温下的热稳定性差,且易石墨化,金刚石表面会出现裂纹等缺陷,以及金刚石与金属之间存在很高的界面能,亲和力差。

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