Page 29 - 精细化工2019年第10期

第 36 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.36, No.10
2019 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2019

综论
金刚石/铜高导热复合材料制备工艺的研究进展

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戴书刚 ，李金旺 1,2* ，董传俊
（1. 南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 210016；2. 浙江大学 硅材料国家重点实验室，浙江 杭
州 310027）

摘要：金刚石/铜复合材料具有优异的热导性能，有望解决未来高热流密度电子器件封装和散热难题。该文从金
刚石/铜复合材料的制备方法、导热性能的影响因素和界面问题三个方面出发，归纳了热压烧结法、高温高压烧
结法、放电等离子烧结法以及熔渗法制备金刚石/铜复合材料的详细制备工艺。金刚石颗粒参数和烧结工艺参数
对金刚石/铜复合材料的导热性能有着重要影响。通过金刚石表面预金属化和铜基体合金化两方面可以加强金刚
石/铜界面的结合。这些方面的进一步研究以及金刚石/铜高导热复合材料的应用是未来的研究重点。
关键词：金刚石/铜；复合材料；制备方法；高热导率；界面结合
中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 10-1995-14

Research Progress on Preparation Methods of High Thermal
Conductivity Diamond/Copper Composites

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DAI Shu-gang , LI Jin-wang 1,2* , DONG Chuan-jun
（1. College of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, Jiangsu, China;
2. State Key Laboratory of Silicon Materials, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang, China）

Abstract: Diamond/copper composites can be expected to solve the problems of packaging and heat
dissipation of future high heat flux electronic component due to their high thermal conductivity. In this
paper, the preparation methods of diamond/copper composites, the factors affecting thermal conductivity
and interface problems are reviewed. Four main preparation processes, including hot pressing sintering,
high temperature and high pressure sintering, spark plasma sintering and infiltration are summarized. It is
pointed out that diamond particle parameters and sintering process parameters have important influence on
the thermal conductivity of diamond/copper composites. And the bonding of diamond/copper interface can
be strengthened by pre-metallization of diamond surface and copper matrix alloying. Moreover, the
applications of diamond/copper are introduced. Finally, the development trend of diamond/copper
composites in the future is proposed.
Key words: diamond/copper; composites; preparation method; high thermal conductivity; interface bonding;
reviews

随着科技的发展，航空航天、军事、工业和国 导率达到 420 W/(m·K)，25~200 ℃时的热膨胀系数
–1
–6
民生产等众多领域中使用的电子设备功率越来越 为(5.48~6.50)×10 K 。该制备工艺复杂，并且成本
大，集成程度越来越高，散热问题已成为制约这些 很高，并未得到大规模使用，但是引起了国内外科
行业发展的重要因素。1995 年，美国 Lawrence 研人员对金刚石/铜复合材料的研究兴趣。
Livermore 国家实验室与 Sun Microsystems 公司合作 金刚石的热导率很高，常温下热导率为(2.2~
–7
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研发了一种名为 Dymalloy [1-3] 的金刚石/铜复合材 2.6)×10 W/(m·K)，热膨胀系数为（8.6±1）×10
料，制备该材料时先将金刚石表面金属化，然后再 K –1[4] 。但是纯金刚石成型较为困难且成本昂贵，所
用真空压力熔渗铜银合金，制备得到复合材料的热 以比较合适的方法就是将金刚石作为增强体制备金

收稿日期：2019-03-26; 定用日期：2019-05-28; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190240
基金项目：国家自然科学基金（11802125）；江苏省自然科学基金（BK20170799）；浙江大学硅材料国家重点实验室开放基金（SKL2017-01）
作者简介： 戴书刚（1996—），男，硕士生，E-mail：1271682817@qq.com。联系人：李金旺（1984—），男，副教授，E-mail：ljw@nuaa.edu.cn。