【技术实现步骤摘要】
一种螺旋线增强金属基复合材料及其制备方法
本专利技术属于高性能电子封装功能材料领域,特别是提供了一种超高导热螺旋线增强金属基复合热沉材料及其制备方法。
技术介绍
通讯卫星用高功率密度器件,核聚变装置用面对等离子体材料在运行过程中会产生和积累大量的热量,为保证设备的稳定运行,需要将产生的热量及时导出,因而对材料的热传导性能提出了很高的要求。航天飞行器的许多电子部件需要在40~60℃的环境温度下正常工作,因此仪器运行过程中产生的热量必须及时导出。芯片集成度和封装密度的提高带来的一个首要问题就是器件单位功率不断提高,发热量不断增大,使得器件的工作环境恶化。降低芯片温度可有很多方法,如:冷冻法、水循环冷却、微型风扇散热等,但这些都不能从根本上解决散热问题。提高封装材料的导热性能,是解决这一问题的根本措施。传统的微波功率器件的外壳和散热基板均为可伐合金或W-Cu合金,其中W-Cu合金的热导率较高,为231W/m·k,密度为14.989/cm3。一方面,该类材料的密度较大,增加了器件的重量,同时热导率已不能满足大功率微波器件对材料热性能的要求。开发一种高导热、低密度的新型材料已成为迫切需要解决的问题,此材料须具有高的热导率,保证及时有效的将热导出,且符合现代电子封装材料轻量化的发展趋势。颗粒增强金属基(如金刚石/铝、金刚石/铜、金刚石/银等)复合材料以其低膨胀、高导热等特性在电子封装领域有着广泛的应用前景。近年来国内外关于金刚石颗粒增强金属基复合材料的报道逐渐增加。在金刚石颗粒增强金属基复合材料的研究过程中,人们发现复合材料的组织结构对其热物理性能存在很大的影响。这些 ...
【技术保护点】
一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:所述的复合热沉材料是在基体金属中设置有螺旋导热线,螺旋导热线与基体金属为冶金结合。
【技术特征摘要】
2015.10.12 CN 20151065874851.一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:所述的复合热沉材料是在基体金属中设置有螺旋导热线,螺旋导热线与基体金属为冶金结合;所述的螺旋导热线为表面改性金刚石螺旋线或表面改性石墨烯螺旋线;所述表面改性金刚石螺旋线或表面改性石墨烯螺旋线的表面均设置有金属膜改性;所述金属膜为与金刚石或石墨烯润湿性好的一层金属薄膜;或所述金属膜为复合膜,所述复合膜由底层与面层组成,所述底层为与金刚石或石墨烯润湿性好的一层金属薄膜。2.根据权利要求1所述的一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:所述金属膜为一层金属薄膜时,金属薄膜选自金属铬、钨、钼、镍、钛中的一种金属薄膜;或所述金属膜为复合膜时,底层金属薄膜选自金属铬、钨、钼、镍、钛中的一种金属薄膜;所述面层为金属膜或合金膜,根据金属基体和底层金属特性,构成面层的金属膜或合金膜选择单层膜或多层膜;金属膜的材料选自与基体金属和/或底层金属润湿性好的金属钒、钨、铜、钛、钼、镍、钴、铝、银中的一种金属的单层膜或多层膜;合金膜的材料选自与基体金属和/或底层金属润湿性好的金属钒、钨、铜、钛、钼、镍、钴、铝、银中的至少一种金属的合金的单层膜或多层膜。3.根据权利要求2所述的一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:所述表面改性金刚石螺旋线或表面改性石墨烯螺旋线内部均含有金属螺旋线芯;所述金属螺旋线芯材料选自钨、钼、铜、钛、银、金中的一种细丝状丝材或选自钨合金、钼合金、铜合金、钛合金、银合金、金合金中的一种细丝状丝材;所述金属螺旋线芯的直径为0.014~2.0mm。4.根据权利要求1所述的一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:所述螺旋导热线体积占复合热沉材料总体积的比例为1~80%。5.根据权利要求4所述的一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:所述螺旋导热线为表面改性金刚石螺旋线;所述表面改性金刚石螺旋线表面设置有合金膜或复合膜改性,内部均含有钨铜合金螺旋线芯;所述钨铜合金螺旋线芯材料为钨铜合金的细丝状丝材;所述钨铜合金螺旋线芯的直径为0.014~2.0mm;所述合金膜为与金刚石润湿性好的钨铜合金薄膜,厚度为100~400nm;所述的复合膜为钨铜合金膜/石墨烯膜/钨铜合金膜,厚度为100~300nm/0.34~10nm/100~300nm;所述的石墨烯膜采用化学气相沉积法制备。6.根据权利要求3或5所述的一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:所述金属螺旋线芯或钨铜合金螺旋线芯选自平面螺旋线、柱状螺旋线、锥状螺旋线中的任意一种;或所述金属螺旋线芯或钨铜合金螺旋线芯选自由柱状螺旋线结构在平面内旋绕而形成的平面螺旋结构、由柱状螺旋线结构在空间旋绕而形成的柱状螺旋结构或锥状螺旋结构中的任意一种;或所述金属螺旋线芯或钨铜合金螺旋线芯选自平面螺旋线外套装有平面螺旋结构、柱状螺旋线外套装有柱状螺旋结构、锥状螺旋线外套装有锥状螺旋结构中的任意一种。7.根据权利要求6所述的一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:所述的基体金属为高导热轻质金属材料,所述高导热轻质金属材料是指金属铝、铜、银中的一种或铝合金、铜合金、银合金中的一种。8.根据权利要求7所述的一种螺旋线增强金属基复合热沉材料,其特征在于:在所述的金属基体中还分布有经过表面改性的金刚石颗粒,金刚石颗粒与金属基体为冶金结合,金刚石颗粒粒...
【专利技术属性】
技术研发人员:魏秋平,马莉,余志明,周科朝,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南;43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。