金刚石(100)-(111)面微沉积钨/铜复合材料制备与性能

作者：王长瑞; 李宏钊; 田威^*; 胡俊山; 廖文和

来源：复合材料学报, 2022, 39(12): 6004-6016.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20211228.002

• 金刚石/铜复合材料
• 润湿性
• 微沉积法
• 钨膜
• 放电等离子体烧结
• 热导率

金刚石/铜复合材料具有密度低、热导率高及热膨胀系数(CTE)可调等优点，与核心芯片具有良好的热匹配性能，在高热流密度电子封装领域具有广泛的应用前景。然而，金刚石与铜界面润湿性差，限制了其应用。为了改善金刚石与铜之间的润湿性，采用真空微沉积技术在金刚石表面沉积钨膜，并结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了金刚石/铜复合材料。研究了金刚石(100)和(111)面钨镀层的形成、结构、复合材料断口形貌、致密性(RD)及导热性能(TC)。结果表明：在1 050℃高温下，当沉积时间为60 min时，镀层表面较均匀、光滑、致密性高，且金刚石(100)面镀层的形成优先于(111)面。镀层外延生长在金刚石表面，生成了WC-W2C-W的梯度结构。复合材料的断裂由金刚石颗粒与铜基体的脱黏及铜基体的韧性断裂组成，界面结合紧密。在沉积工艺为1 050℃且50 min时，镀钨金刚石颗粒镀层厚度为331.46 nm，制备的金刚石/铜复合材料致密度与导热率最高，分别为99.71%和459 W/(m·K)。

• 单位
  南京航空航天大学