研究背景

隨著電子技術的不斷發展，現代電子設備愈發往體積小、重量輕的方向發展，性能和功能越來越強大，集成度越來越高，內部熱量的排散問題就更為突出。

傳統的散熱材料如W-Cu和Mo-Cu合金，第二代的SiC/Al以及Si/Al等復合材料，其導熱性能已經無法滿足高熱流密度電子設備日益增長的散熱、封裝需求。此外，高熱導率只是優質電子散熱、封裝材料的一個最基本的性能要求，還需要更進一步考慮實際工況下的溫度載荷導致的各個封裝部件之間的熱應力影響，這就要求封裝材料的熱膨脹系數與芯片或其余部件相差不能太大，否則工作一段時間后熱應力集中有可能破壞結構，導致器件失效，大大降低可靠性。

研究內容

南京航空航天大學李金旺團隊結合高熱流密度電子設備的散熱和封裝需求，研發出了高導熱金剛石/銅復合材料，并對該高導熱材料應用在雷達電子設備組件基板時的熱性能進行了研究。

研究結果

對金剛石/銅高導熱復合材料用作雷達電子設備組件散熱基板時的傳導熱阻進行了分析計算，發現散熱基板存在一個最佳厚度，其最佳厚度約為基板半徑的0.34倍，且隨著外界對流換熱系數與散熱面積的增加，導熱熱阻占總熱阻的比例將高達60%以上，此時提高基板的熱導率對散熱效果的改善比較明顯。

分析了在雷達電子設備組件基板中采用金剛石/銅高導熱復合材料替代傳統鋁合金材料的工程應用效果，結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/cm2，二者的溫差就會增加5℃左右。

來源：Functional Diamond

審核編輯：湯梓紅