研究背景

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代電子設(shè)備愈發(fā)往體積小、重量輕的方向發(fā)展，性能和功能越來(lái)越強(qiáng)大，集成度越來(lái)越高，內(nèi)部熱量的排散問(wèn)題就更為突出。

傳統(tǒng)的散熱材料如W-Cu和Mo-Cu合金，第二代的SiC/Al以及Si/Al等復(fù)合材料，其導(dǎo)熱性能已經(jīng)無(wú)法滿足高熱流密度電子設(shè)備日益增長(zhǎng)的散熱、封裝需求。此外，高熱導(dǎo)率只是優(yōu)質(zhì)電子散熱、封裝材料的一個(gè)最基本的性能要求，還需要更進(jìn)一步考慮實(shí)際工況下的溫度載荷導(dǎo)致的各個(gè)封裝部件之間的熱應(yīng)力影響，這就要求封裝材料的熱膨脹系數(shù)與芯片或其余部件相差不能太大，否則工作一段時(shí)間后熱應(yīng)力集中有可能破壞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致器件失效，大大降低可靠性。

研究?jī)?nèi)容

南京航空航天大學(xué)李金旺團(tuán)隊(duì)結(jié)合高熱流密度電子設(shè)備的散熱和封裝需求，研發(fā)出了高導(dǎo)熱金剛石/銅復(fù)合材料，并對(duì)該高導(dǎo)熱材料應(yīng)用在雷達(dá)電子設(shè)備組件基板時(shí)的熱性能進(jìn)行了研究。

研究結(jié)果

對(duì)金剛石/銅高導(dǎo)熱復(fù)合材料用作雷達(dá)電子設(shè)備組件散熱基板時(shí)的傳導(dǎo)熱阻進(jìn)行了分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)散熱基板存在一個(gè)最佳厚度，其最佳厚度約為基板半徑的0.34倍，且隨著外界對(duì)流換熱系數(shù)與散熱面積的增加，導(dǎo)熱熱阻占總熱阻的比例將高達(dá)60%以上，此時(shí)提高基板的熱導(dǎo)率對(duì)散熱效果的改善比較明顯。

分析了在雷達(dá)電子設(shè)備組件基板中采用金剛石/銅高導(dǎo)熱復(fù)合材料替代傳統(tǒng)鋁合金材料的工程應(yīng)用效果，結(jié)果顯示隨著熱流密度從100W/cm2提升到1000W/cm2，使用兩種材料散熱基板的芯片的溫差從4.84℃增加到57.38℃，功率密度每提升100W/cm2，二者的溫差就會(huì)增加5℃左右。

來(lái)源：Functional Diamond

審核編輯：湯梓紅