분말야금을 이용한 고열전도성 구리 및 다이아몬드 복합재료 제조
전자 패키징, 항공우주 등의 분야에서는 금속 기반 방열 장치가 수십 년 동안 개발되어 왔습니다. 장치의 전력 밀도가 지속적으로 증가함에 따라 전자 포장 재료의 열전도율에 대한 요구 사항이 더욱 높아졌습니다. 높은 열전도율(2·200W/(m·K))과 낮은 열팽창계수((8.6±1)×10-7/K)를 지닌 다이아몬드와 구리, 알루미늄 등의 금속을 복합화함으로써 높은 열전도율을 일체화할 수 있다. , 조정 가능한 열팽창 계수와 높은 기계적 특성 및 가공 특성을 갖춘 “금속 + 다이아몬드” 복합 재료로 다양한 전자 포장의 엄격한 요구 사항을 충족하며 4세대 전자 포장 재료로 간주됩니다.
다양한 금속재료 중 구리는 알루미늄 등 다른 금속에 비해 열전도도가 높고(385~400 W/(m·K)) 열팽창계수(17×10-6/K)가 상대적으로 낮다. 단순히 다이아몬드 보강재를 더 적게 첨가하면 열팽창 계수가 반도체와 일치할 수 있고 더 높은 열전도도를 쉽게 얻을 수 있습니다. 오늘날 전자 포장의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있을 뿐만 아니라 내열성, 내식성 및 화학적 안정성도 우수합니다. 원자력 프로젝트, 산성 및 건조하고 습하고 차고 더운 대기 환경과 같은 고온 및 부식성 환경과 같은 극한 서비스 조건의 요구 사항을 더 많이 충족할 수 있습니다.
준비하는 방법?
현재 다이아몬드/구리 복합재료를 제조하는 방법에는 분말 야금, 화학 증착, 기계적 합금화, 스프레이 증착, 주조 등 여러 가지 방법이 있습니다. 그 중 분말 야금은 간단하기 때문에 가장 일반적으로 사용되는 제조 방법 중 하나가 되었습니다. 제조 공정 및 제조된 복합 재료의 우수한 성능. 이와 같이 볼밀링 등을 통해 Cu 분말과 다이아몬드 입자를 균일하게 혼합한 후 소결 및 성형을 통해 균일한 미세구조를 갖는 복합재료를 제조할 수 있다. 분말 야금의 가장 중요한 단계인 소결 성형은 완제품의 최종 품질과 관련이 있습니다. 현재 Cu/다이아몬드 복합재료 제조에 일반적으로 사용되는 소결 공정에는 열간 프레스 소결, 고온 고압 소결, 방전 플라즈마 소결이 포함됩니다.
핫프레스 소결
열간압착소결법은 확산용접성형법이다. 복합재료를 제조하는 전통적인 방법으로는 강화재와 구리분말을 균일하게 혼합하여 특정 형상의 틀에 넣은 후 대기, 진공 또는 보호된 환경에 두는 것이 주요 공정이다. 대기중에서는 가열하면서 일축방향으로 압력을 가해 성형과 소결이 동시에 진행된다. 분말을 압력을 가하여 소결시키기 때문에 분말의 유동성이 좋고 재료의 밀도가 높아 분말 중의 잔류가스를 배출할 수 있어 다이아몬드와 구리 사이에 안정되고 강한 계면을 형성할 수 있습니다. , 복합재료의 결합강도 및 열물리적 특성을 향상시킵니다.
초고온, 고압 소결
초고압 및 고온 방식은 가해지는 압력이 일반적으로 1~10GPa로 더 크다는 점을 제외하면 열간 프레스 소결 방식과 메커니즘이 유사합니다. 높은 온도와 압력을 통해 혼합분말이 단시간에 빠르게 소결되어 형성됩니다.
스파크 플라즈마 소결
스파크 플라즈마 소결(SPS)은 분말에 고에너지 펄스 전류를 인가하고 일정 압력을 가해 입자 간 방전을 일으켜 플라즈마를 여기시키는 방식이다. 방전에 의해 생성된 고에너지 입자는 입자 사이의 접촉면과 충돌하여 입자 표면을 활성화할 수 있습니다. 초고속 치밀화 소결을 달성합니다.
분말야금은 제조 공정이 간단하고 제조된 복합재료의 성능이 우수하기 때문에 가장 일반적으로 사용되는 제조 방법 중 하나가 되었습니다.