在微電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，芯片運(yùn)算速度越來(lái)越高，集成電路的封裝密度也越來(lái)越大。電子元件在高頻工作下產(chǎn)生的極大熱量，可導(dǎo)致器件及電路板工作溫度升高，而過(guò)高的溫度會(huì)影響器件的穩(wěn)定性及壽命。半導(dǎo)體器件，尤其是高功率密度器件的散熱問(wèn)題已成為電子信息產(chǎn)業(yè)面臨的技術(shù)瓶頸之一。另一方面，在微電子集成電路以及大功率整流器件中，因材料之間熱膨脹系數(shù)的不匹配而引起的熱應(yīng)力與熱疲勞也會(huì)引起微電子電路和器件的失效。解決上述問(wèn)題的重要手段之一是選擇合理的封裝材料，此時(shí)要求封裝材料具有高的熱導(dǎo)率和可調(diào)的熱膨脹系數(shù)以有效地驅(qū)散熱量和減小熱應(yīng)力。

傳統(tǒng)的低膨脹材料如Invar，Kovar，W(Mo)/Cu等已不能滿足現(xiàn)代熱管理對(duì)材料的散熱性要求。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，以SiC/Al材料為典型代表，將高導(dǎo)、低膨脹材料與高導(dǎo)金屬材料進(jìn)行復(fù)合以獲得導(dǎo)熱性良好、線膨脹系數(shù)可調(diào)的金屬基封裝材料，已成為設(shè)計(jì)和研制電子器件用封裝材料的重要理念和發(fā)展方向。當(dāng)前SiC/Al材料的各項(xiàng)性能，尤其是導(dǎo)熱性能(<250W/mK)表現(xiàn)已難以取得突破，隨著現(xiàn)代熱管理對(duì)封裝材料導(dǎo)熱性要求的進(jìn)一步提高，無(wú)疑以更高熱導(dǎo)率金剛石為增強(qiáng)體的復(fù)合材料體系成了關(guān)注和研發(fā)的焦點(diǎn)。然而，在高導(dǎo)金剛石/金屬材料取得長(zhǎng)足發(fā)展的同時(shí)，其可加工性能差的問(wèn)題仍未得到很好解決，限制了其實(shí)際應(yīng)用。近期，具有高導(dǎo)熱、低熱膨脹系數(shù)且加工性良好的新型石墨系材料，如石墨泡沫(graphitefoam)、天然石墨鱗片(graphiteflake)、高導(dǎo)石墨纖維(graphite fiber)等，已開始被嘗試用于和金屬如Cu、Al的復(fù)合，成為電子封裝用金屬基復(fù)合材料研發(fā)的新動(dòng)向。

以中間相瀝青為先驅(qū)體制備的高性能碳纖維，通常被稱為中間相瀝青基石墨纖維，其軸向熱導(dǎo)率接近1100W/mK，熱膨系數(shù)可達(dá)?1.510-6/K。隨著石墨纖維技術(shù)的不斷進(jìn)步，該種石墨纖維的非連續(xù)形式(磨碎或短切形式)具備了超過(guò)900W/mK的熱導(dǎo)率和較低的價(jià)格/成本(為連續(xù)長(zhǎng)纖維的1/10)，因此，非常適合作為電子封裝用金屬基復(fù)合的增強(qiáng)相材料�；�于此，本書以磨碎形式的該種石墨纖維為原料，分別采用放電等離子燒結(jié)和真空壓力熔滲技術(shù)制備了石墨纖維/銅和石墨纖維/鋁復(fù)合材料。并從增強(qiáng)體表面金屬化改性的角度出發(fā)，對(duì)石墨纖維進(jìn)行金屬化處理，以改善體系的潤(rùn)濕和結(jié)合狀況。對(duì)成形復(fù)合的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)復(fù)合材料的顯微組織及熱性能進(jìn)行了檢測(cè)和分析。以期為該體系復(fù)合材料的進(jìn)一步研發(fā)提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

由于作者才疏學(xué)淺，水平有限，書中難免有很多不足之處，敬請(qǐng)讀者不吝賜教。謝謝！

張昊明

河南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院