导　　师： 崔兰

学科专业： H0502

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 天津大学

摘　　要： 本论文以制备高热导、低热膨胀系数的封装材料为目的，采用微米级人造金刚石为增强体，以表面金属化和化学沉积法制备出金刚石/铜复合材料。利用x射线衍射分析(xrd)、金相显微镜、扫描电镜(sem)、透射电镜(tem)等对金刚石表面金属化后的组织性能以及复合材料的微观组织特征进行了研究，利用热膨胀测试仪、热导率测试仪等手段测试了复合材料的热物理性能，着重研究了颗粒度和不同表面改性方法对复合材料热导率和热膨胀系数的影响。 获得如下研究结果：通过表面金属化和化学共沉积法制备了金刚石/铜(d/cu)复合粉体，并采用粉末冶金工艺制备了d/cu复合材料。通过实验，对化学镀铜预处理工艺进行了优化，通过浓hno3表面粗化预处理工艺金刚石能被侵蚀出许多有利于镀层生长的微小凹坑，并通过对比实验确定了盐浴镀钛和铬时和金刚石的最佳质量比区间分别为1:3～1:4和1：8～1:10。 采用化学镀、盐浴镀对金刚石进行表面改性。化学镀可以在金刚石表面镀覆上一层均匀致密的铜，有效的改善了金刚石与基体的浸润性。实验发现，金刚石在盐浴镀后实现了镀层和金刚石的冶金结合，且盐浴镀层比化学镀层界面结构致密，提出了金刚石盐浴镀钛和铬后碳化物的结构模型以及验证了碳化物在金刚表面的生长机理。在镀后的金刚石和基体铜的结合中，作为过渡层的碳化物不仅增强了金刚石和铜的结合，更为改善金刚石增强铜基复合材料的导热和热膨胀性能起到了很好的桥接作用。 结果表明：金刚石颗粒弥散分布于铜晶粒中，界面结合紧密，并存在位错、孪晶等亚结构。研究了不同金刚石颗粒度和改性方法对复合材料性能的影响，发现随着金刚石颗粒度的增加，电导率逐渐升高，复合材料的密度、显微硬度和抗拉强度随之下降。金刚石镀钛复合材料导热率(tc)值最大为310w/(m·k)，盐浴镀钛和铬的复合材料的热膨胀系数(cte)较好分别在6.2～13.5×10-4/℃和6.5～14.5×10-4/℃之间。

关 键 词： 金刚石 金属铜 复合材料 化学镀 盐浴镀 化学共沉积 热膨张系数 电子封装材料

分 类 号： [TB333]

领　　域： [一般工业技术]