高导热石墨膜_铜复合材料的制备及应用

《高导热石墨膜_铜复合材料的制备及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10530学号201510131341分类号TB331密级公开硕士学位论文高导热石墨膜/铜复合材料的制备及应用学位申请人李文虎指导教师潘勇教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料工程研究方向新能源材料与器件二零一八年五月PreparationandApplicationofGraphiteFilm/CopperCompositeMaterialswithHighThermalConductivityCandidateWenhuLiSupervisorsPro.YongPanCollegeSchoolofM

2、aterialScienceandEngineeringProgramMaterialEngineeringSpecializationNewEnergyMaterialandDevicesDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2018II摘要摘要随着电子产品向微型化、轻量化、集成化和高频化发展，电子元器件的功率密度和发热量越来越大，散热问题已成为制约电子行业进一步发展的关键因素。石墨膜是一种新型的散热材料，现已广泛应用于电子产品的

3、散热领域，但由于其垂直方向热导率较低、力学性能较差，极大地限制了应用范围。为了改善石墨膜的上述问题，本论文以人工石墨膜为主要原料，在实验室采用等离子体改性和直流电沉积法成功制备了高导热石墨膜/铜复合材料，表征分析了复合材料的微观结构，测试评价了复合材料垂直方向的热导率、硬度、屈服强度及实际散热效果，解决了石墨膜表面电镀难、结合力差的工程问题。并以此为依据进行了复合材料中试试验的研究和开发，实现了卷材石墨膜/铜复合材料中试连续生产。论文主要的研究内容和结论如下：(1)采用等离子体技术对石墨膜进行表面改性处理，并在此基

4、础上通过直流电沉积的方法制备石墨膜/铜复合材料。结果表明，等离子体处理石墨膜表面的最佳条件为：以空气为处理气氛，放电功率为60W，处理时间为30s，气体流量为0.4L/min；在该条件下处理后，石墨膜表面粗糙度增加，引入了含氧极性官能团；直流电沉积制备石墨膜/铜复合材料的最佳参数为电流密度1.0~1.5A/dm2、电流时间150s~250s，且石墨膜表面的亲水性越好，它与铜镀层之间的结合力越强。(2)表征分析了石墨膜/铜复合材料的微观结构，测试评价了石墨膜和石墨膜/铜复合材料垂直方向的热导率、硬度、屈服强度及实际散

5、热效果。结果表明，当电沉积时间为150s和250s时，石墨膜表面被铜镀层完全包覆，所制备的石墨膜/铜复合材料由石墨和铜组成，没有CuO、Cu2O等物质产生，其垂直方向热导率、硬度、屈服强度及实际散热效果均优于石墨膜，在应用层次上是有效可行的。(3)在实验室研制成果的基础上，进一步完善工艺路线，优化工艺参数，自行设计一套自动化中试生产线，进行了石墨膜/铜复合材料中试试验的研究和开发。通过产学研紧密结合，对石墨膜/铜复合材料中试试验过程中遇到的实际问题逐一分析研究，解决了石墨膜单面镀渗液、连续电沉积过程中恒张力传动以及

6、镀层厚度均一性控制三个重要技术难题，实现了长90m、宽160mm的卷材石墨膜/铜复合材料中试稳定生产，达到了提高产率、连续生产的目的。关键词：石墨膜/铜复合材料；热导率；等离子体改性；电沉积IAbstractAbstractWiththedevelopmentofelectronicdevicestominiaturization,light-weight,integrationandhigh-frequency,thepowerdensityandheatgenerationofelectroniccompone

7、ntsareincreasing.Theheatdissipationhasbecomeakeyfactorofthefurtherdevelopmentintheelectronicindustry.Asanewtypeofheatdissipationmaterial,graphitefilmhasbeenwidelyusedinthefieldofheatdissipationofelectronicproducts.However,duetothelowverticalthermalconductivity

8、andpoormechanicalpropertiesofgraphitefilm,theapplicationrangeisgreatlylimited.Inordertoimprovetheaboveproblems,inthisdissertation,weusedgraphitefilmasrawmaterialtopreparegraphitefi