韩媛媛
,
郭宏
,
尹法章
,
张习敏
,
褚克
,
范叶明
,
陈超
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z1.009
解决大功率发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的散热问题是提高LED封装可靠性的重要环节,其突破点就是对芯片热沉和基架材料及封装结构的设计.本文采用有限元方法研究了热沉材料及散热结构对大功率LED散热性能的影响.结果表明,当大功率LED具有相同的水冷散热结构、不同的热沉材料时,其温度场分布的趋势一致,都是芯片处的温度处于最高,随着与芯片距离的增加温度逐渐降低,水冷部分处于最低.与采用铜热沉的大功率LED相比,采用金刚石/铜复合材料热沉的大功率LED的芯片结温更低,芯片功率为5W和20W时芯片结温的降低率分别为9％和120,因此,金刚石/铜复合材料对降低大功率LED芯片结温的效果比较明显,且LED的芯片输入功率越大,金刚石/铜复合材料热沉对LED散热起到的作用越大.当大功率LED具有相同的金刚石/铜复合材料热沉、不同的散热结构时,水冷散热结构的散热效果要远远高于鳍片散热结构.
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
大功率LED
,
有限元方法
,
芯片结温
王鹏鹏
,
郭宏
,
张习敏
,
尹法章
,
范叶明
,
韩媛媛
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.04.003
金刚石/铜复合材料(Diamond/Cu)的界面层相比基体与增强体有显著的化学成分变化,具有促进彼此结合、传递载荷的作用.Diamond/Cu复合材料作为热管理材料,热导率是一个关键性能参数.在众多影响因素中,界面对热导率的影响尤为重要.主要研究Diamond/Cu复合材料的界面组成,及成分梯度分布情况.通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料断口形貌和界面区碳化铬的形态及分布,在近铜端,发现碳化铬以类鳞片状随机零散分布于铜与界面层的互扩散区,界面层处则集中堆垛为层状;采用能谱分析测试仪(EDS)对金刚石/铜复合材料界面区进行元素分布分析,发现各元素具有明显的过渡区域,根据实验结果可估算出过渡区域大约厚700 nm,碳化铬层大约厚400nm;利用X射线衍射仪(XRD)对金刚石/铜复合材料的界面层进行物相分析,研究表明Diamond/CuCr复合材料中界面反应生成的碳化铬以3种形式存在,分别为Cr3C2,Cr7C3,Cr23C6.通过这些实验手段获取界面信息,如界面类型、界面结构、界面组成等,为进一步深入研究Diamond/Cu复合材料界面与性能的关系奠定坚实基础.
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
界面
,
界面反应
,
成分梯度
张习敏
,
郭宏
,
尹法章
,
韩媛媛
,
范叶明
,
王鹏鹏
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.02.025
电子封装用金刚石/铜复合材料中金刚石颗粒与基体纯铜的界面不润湿,界面结合状态差.通过引入碳化物形成元素Cr,Ti,B等来改善两者界面结合状态,结果表明在铜基体中加入碳化物形成元素制备的复合材料比涂覆碳化物形成元素后金刚石颗粒制备的复合材料界面结合紧密,热导率高.而另一种改善界面结合状态的方法是在此基础上增大金刚石与基体之间接触面积.对比品级差异较大的破碎料金刚石与六八面体金刚石制备的复合材料的热导率性能发现,破碎料金刚石表面积的增大有利于更充分的发挥金刚石的导热性能,且原材料成本大大降低,此类材料也将有一定的应用空间；而针对细颗粒金刚石通过表面腐蚀方法来增大表面积,预计制备的复合材料热导率也会有不同程度地提高.
关键词:
电子封装
,
金刚石/铜复合材料
,
界面结合
,
碳化物形成元素
白智辉
,
郭宏
,
张习敏
,
尹法章
,
韩媛媛
,
范叶明
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.05.024
采用压力浸渗和超高压熔渗法制备不同界面状态的金刚石/铜复合材料,分析界面状态对热学性能的影响,重点研究在-65～125℃和-196 ～ 85℃两种热冲击载荷下,循环100周次后材料的热导率和热膨胀系数的变化规律.结果表明:通过添加Cr元素的Dia/CuCr和使用超高压制备的EHV-Dia/Cu,材料的界面状态得到了改善;界面强度的提高,有利于获得高热导率,低热膨胀系数的复合材料.Dia/Cu的热导率仅有459.1 W.m-1.K-1,而EHV-Dia/Cu高达678.2 W·m-1.K-1,Dia/CuCr则为529.7 W·m-1·K-1.-55 ～125℃的热冲击条件下,Dia/Cu,Dia/CuCr,EHV-Dia/Cu的热导率保持良好的稳定性,变化在2.5％以内.而在-196～85℃的热冲击条件下,Dia/Cu由于界面结合力弱,在热应力的作用下热导率急剧下降;Dia/CuCr和EHV-Dia/Cu则表现出了良好的抗热冲击能力,循环后热导率仅下降3％左右.Dia/Cu和Dia/CuCr的初始热膨胀系数分别为8.45 ×10-6 K-1和6.93×10-6 K.-1,Cr元素的添加使得界面结合强度提高,低膨胀系数的金剐石对高膨胀系数的基体约束力增加,使得热膨胀系数明显下降.在两种热冲击实验条件下,Dia/Cu的热膨胀系数基本保持不变,Dia/CuCr分别上升6.64％和7.22％.
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
界面
,
热冲击
,
热导率
,
热膨胀系数
王青云
,
沈卫平
,
马明亮
复合材料学报
采用粉末冶金法在高温热压炉中制备金刚石／铜复合材料，研究了钛镀层、烧结温度、金刚石颗粒体积分数对金刚石／铜复合材料热导率的影响。结果表明：钛镀层能改善金刚石／铜复合材料的界面浸润性，降低孔隙率，提高热导率。烧结温度低于980℃时，烧结驱动力不足，致使金刚石／铜复合材料的致密度下降，热导率降低；烧结温度高于980℃时，由于铜和金刚石的热膨胀性能相差较大，冷却过程中铜和金刚石颗粒容易在界面处分离，致使金刚石／铜复合材料的致密性和热导率降低。随着高热导金刚石颗粒体积分数的增加，铜不能充分填充金刚石颗粒之间的孔隙，降低了金刚石／铜复合材料的致密度，致使热导率先增加后降低。
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
热导率
,
界面
,
钛镀层
郭宏
,
王光宗
,
贾成厂
,
张习敏
复合材料学报
为研究高压熔渗金刚石/铜复合材料导热率在低温区的变化规律,采用高压熔渗(HRF)的方法分别制备了不同粒度(100 μm,250 μm,400 μm)的金刚石/铜复合材料,利用扫描量热法分析评价了高压熔渗法制备的不同粒度金刚石/铜复合材料的低温导热特性,采用扫描电子显微镜(SEM)分析其显微组织.研究结果表明:由于高压熔渗制备的金刚石/铜复合材料中的部分金刚石发生聚晶反应,导致金刚石颗粒间晶界传热的热阻远小于界面传热热阻;高压熔渗条件下,金刚石颗粒内部变形破碎导致缺陷增多,且100～150 K低温下以声子为主要热载子的传热对裂纹和间隙等缺陷敏感,导致在较低温区内金刚石/铜复合材料的导热率低于普通压力熔渗(PF)所制备的金刚石/铜复合材料的导热率.
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
低温导热率
,
界面结合
,
高压熔渗
,
聚晶
邓佳丽
,
张洪迪
,
范同祥
,
汝金明
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.03.004
金刚石/铜复合材料具有高热导率、高强度、热膨胀系数可调的优点,是极具发展潜力的新一代电子封装材料.针对复合材料两相界面结合较差的问题,目前主要采用添加活性元素在界面处生成碳化物层的方法来改善.论述了活性元素添加的两种手段,即基体合金化和金刚石表面金属化的研究进展,并归纳了金刚石/铜复合材料导热模型的发展情况,最后提出了金刚石/铜复合材料在界面研究中面临的挑战和其未来努力的方向.
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
基体合金化
,
表面金属化
,
碳化物
,
模型
张纯
,
王日初
,
彭超群
,
蔡志勇
,
冯艳
稀有金属材料与工程
采用真空微蒸发-扩散镀技术,在金刚石表面镀覆不同厚度的钨层,并结合真空熔渗法制备金刚石铜复合材料.通过X射线衍射分析镀覆层相结构,采用扫描电镜观察镀覆层表面微观形貌和复合材料中金刚石与铜界面结合形貌,分析金刚石表面镀钨层组织、结构及厚度对金刚石/铜复合材料热导率的影响.结果表明:金刚石表面镀覆钨能改善与基体的润湿性;随着镀覆层均匀性和厚度增加,复合材料热导率先增加后减小;完整均匀的镀覆层可以获得较高界面热导.
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
镀钨金刚石
,
界面热导
,
热导率
董丽
,
董桂霞
,
刘秋香
,
张茜
,
李尚劼
材料热处理学报
采用超高压熔渗法制备金刚石/铜复合材料,研究了烧结温度、烧结压力及保温时间等因素对复合材料成分、界面状态和热导率的影响,利用XRD、SEM对金刚石/铜复合材料的相组成和微观形貌进行分析.结果表明:复合材料的相对密度随着烧结温度、烧结压力及金刚石颗粒粒径的增大而增加,且熔渗合金的复合材料的热导率高于熔渗铜的复合材料的热导率.当金刚石粒径为200 μm,熔渗烧结温度在1300℃,压力为5 GPa,保温5 min时,得到最高的热导率,为870 W/(m·K).
关键词:
超高压烧结
,
金刚石/铜复合材料
,
热导率
刘秋香
,
董桂霞
,
陈惠
,
李尚劼
材料导报
采用超高压烧结法制备了金刚石/铜复合材料.研究了烧结温度、烧结压力及保温时间等因素对复合材料成分、界面状态和热导率的影响.利用XRD、SEM及EDS分析了金刚石/铜复合材料的相组成、微观形貌及界面结合状态.通过拉曼光谱对金刚石/铜复合材料中金刚石的石墨化进行了研究,结果表明:金刚石体积分数为65％时,烧结温度在1300℃时致密度可达98.8％,热导率达到200 W/(m·K).金刚石体积分数为50％,随着保温时间的延长热导率有所增加,在1200℃保温10 min,热导率可达240 W/(m·K).金刚石在超高压烧结中未发生石墨化.
关键词:
超高压烧结
,
金刚石/铜复合材料
,
热导率
