【摘 要】
：
电子器件日益增长的“热障”问题给先进电子封装热管理领域带来全新的挑战。针对热管理领域的热界面材料（Thermal Interface Materials,TIM）,新型高导热TIM的研发及散热方案的设计一直以来都是热管理领域的前沿科技。液态金属基热界面材料（Liquid Metal Based Thermal Interface Materials,LM-TIM）因具有较低界面热阻和较高导热系数,
论文部分内容阅读
电子器件日益增长的“热障”问题给先进电子封装热管理领域带来全新的挑战。针对热管理领域的热界面材料（Thermal Interface Materials,TIM）,新型高导热TIM的研发及散热方案的设计一直以来都是热管理领域的前沿科技。液态金属基热界面材料（Liquid Metal Based Thermal Interface Materials,LM-TIM）因具有较低界面热阻和较高导热系数,拥有相当广阔的应用前景。然而,LM-TIM在应用中面临着较多的制约因素,如腐蚀和泄露等问题。为解决这一系列问题,近年来研究人员作出了大量的努力,其中液态金属与三维多孔骨架复合材料代表了一种新兴的材料结构,表现出柔性机械响应和热功能的独特组合,满足了对液态金属的吸附约束要求,提高其作为TIM的使用可靠性,在热管理领域具有巨大的潜在价值。本文首先制备了镓铟共晶合金（简称镓铟合金）和多孔骨架并研究了其复合性能;然后测试分析了镓铟合金/多孔骨架复合材料的热导率,并对其传热过程进行数值模拟计算;接着研究了镓铟合金与金属基材的界面反应,并选择镓铟合金/镀镍铜网复合材料进行热可靠性试验;最后选择镓铟合金/镀镍铜网复合材料作为TIM进行了拷机测试。本文的主要结论如下:（1）自制备的镓铟合金相变点温度满足热界面材料的需求,有机海绵体孔隙均匀,具有良好的弹性形变性能。金属基海绵体孔隙均匀,弹性形变性能较小。对编织铜网采用不同时长的镀镍处理,镀镍时长为2 h时镀镍层致密化,镀覆效果较优。（2）镓铟合金与聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）海绵体、铜海绵体、镍海绵体和镀镍铜网等多孔骨架皆不润湿。利用镓铟合金表面氧化膜的粘附性对上述多孔骨架进行表面修饰,经修饰后的多孔骨架可以实现与镓铟合金的完全润湿和吸附约束。（3）镓铟合金/多孔骨架复合材料的热导率与多孔骨架的热导率之间存在一定的正相关关系,且多孔骨架对复合材料的传热机制有较大影响。镓铟合金/PDMS海绵体传热过程热量主要由镓铟合金传递,平均热流密度较低,实测热导率为11.8W·m-1·K-1。镓铟合金/金属基多孔骨架传热过程热量主要由金属多孔骨架传递,平均热流密度较高,其中镓铟合金/镍海绵体的实测热导率为22.3 W·m-1·K-1,镓铟合金/铜海绵体的实测热导率为34.4 W·m-1·K-1,镓铟合金/双层镀镍铜网的实测热导率为26.4 W·m-1·K-1。（4）铜与镓铟合金直接接触会发生不同程度的界面腐蚀反应,而铜表面化学镀镍可以有效提高铜基材料与镓铟合金复合时的服役可靠性。随着高温老化时间的增加,镓铟合金/双层镀镍铜网的热导率呈现略微下降的趋势。经100 h高温老化实验后,该复合材料的热导率为24.7 W·m-1·K-1,相比高温老化前下降了约6%。而随着高低温循环次数的增加,该复合材料的热导率呈现略微上升的趋势。经20次高低温循环实验后,该复合材料的热导率为27.8 W·m-1·K-1,相比高低温循环前上升了约5%。（5）拷机测试实验表明,CPU满载时无TIM和使用商用导热硅脂TIM条件下CPU温度都到达了临界温度89℃,触发过热保护,CPU节流峰值分别达到50%和41%。而使用镓铟合金/镀镍铜网TIM条件下CPU温度稳定在76℃,节流现象只出现在CPU满载初始时一次,且节流峰值仅为9%。这证明本实验所制备的镓铟合金/镀镍铜网作为TIM在实际应用时具有良好的散热性能,能满足大功率芯片的散热需求,应用前景广阔。
其他文献
轻质高强Al-Zn-Mg-Cu合金是航空航天领域常用的结构材料,其中7050合金是目前该领域应用最广的铝合金。为了进一步提升合金的强度,同时确保其具有良好的塑韧性和耐蚀性,在7050合金成分的基础上增加Zn含量、降低Mg和Cu含量,发展了Al-7.7Zn-1.8Mg-2.0Cu合金,该合金有望成为航空航天领域新一代的高强铝合金。由于材料仍处于研究试制阶段,如何通过固溶和时效热处理工艺优化其综合性能
随着机器人技术的广泛应用,机器人面向复杂工作环境的适应能力越来越受到重视。本课题的研究背景是风洞中特种设备,所涉及的成型机构含有柔性部件,并处于具有复杂载荷的流场环境。为保证成型精度和稳定性,针对平面并联机构驱动部分,提出一种运动冗余并联机构,并展开了运动学、空间刚度、刚度调制和振动抑制理论方面的研究,主要研究内容如下:（1）为规避奇异位形,考虑末端位姿精度和关节轨迹的平滑性,提出了一种基于速度级
化学农药的使用在全球造成了许多严重问题。水稻幼苗对低温有极高的敏感性，将壳寡糖作为一种新型生物农药应用于水稻生产并帮助水稻抵御低温胁迫势在必行。本实验选取明恢63水稻，通过模拟水稻幼苗从正常生长到遭遇低温再到复性的全过程，测定水稻幼苗对应时期的生理生化指标，采用非标记定量技术对水稻幼苗的差异蛋白进行鉴定分析并研究其代谢通路，探究壳寡糖对水稻幼苗抗击低温胁迫的诱导机理，针对光合作用途径和淀粉蔗糖代谢
铝及铝合金具有诸多优秀的物理化学性能,如低密度、高强度、耐腐蚀等,因此广泛应用在航空航天和汽车行业。Mg和Cu是Al合金中的主要合金元素,其本身具有固溶强化效应。实验发现Mg和Cu原子会在晶界上形成大量偏聚,对晶界性能有着较大影响,进而影响合金性能。因此,研究Mg、Cu溶质原子的晶界偏聚行为具有很强的现实意义,能够帮助理解偏聚现象对材料性能的影响机制。然而,传统实验难以实现对晶界偏聚行为进行原子乃
磷酸镁水泥（简称MPC）作为一种新型无机胶凝材料,具有快硬早强、体积稳定性好和粘结强度高等优异性能,在快速修补、结构加固、有害废物固化等领域有着广泛的应用。但随着MPC应用范围的扩大,研究者们发现MPC在长期水环境下强度会发生大幅度降低。鸟粪石（Struvite）作为MPC的主要水化产物,其在水环境中的稳定性是影响磷酸镁水泥基材料水稳定性的根本因素,相关研究表明水泥石中鸟粪石的溶解度会在磷酸盐溶解
近年来,伴随着船舶航运的蓬勃发展,船舶安全问题日益凸显。其中,液体泄漏作为最大的安全隐患可能造成装备异常、货物损毁,从而影响船舶运营,严重泄漏时甚至会导致船体沉没并危及人员生命安全。在船舶营运的过程中,除了所运输的液货可能发生泄漏外,船舶底舱中复杂的管道系统也可能由于管道老化等原因致使少量的燃油、冷却液或海水泄漏。针对上述问题,传统人工排查方式的工作效率低下,甚至存在一定的潜在危险性。因此,亟需引
混合动力被认为是满足未来更为严格的二氧化碳排放限值的关键车辆技术。本文分别选取了轻型汽油车、油电混合动力汽车（HEV）以及插电混合动力汽车（PHEV）,使用便携式排放测试系统（PEMS）在同一条试验路线上进行实际行驶排放（RDE）试验,采用移动平均窗口法划分数据窗口,充分反映在真实道路行驶过程中不同的试验条件对混合动力汽车实际行驶碳排放特性的影响,讨论分析在实际行驶工况下,混合动力汽车的碳排放特性
世界对能源需求的不断增加促进了以化学能转化为电能的电池技术的发展。镁离子电池因镁资源丰富、价格低廉、理论容量高和安全性好的优点被当作锂离子电池的潜在替代品。CuS因其理论容量高,环境友好,成本低,导电性高的优点受到研究人员的关注。但CuS作为电池正极材料,存在着室温下放电容量不高、循环过程中容量衰减严重、库伦效率特别是首次库伦效率低等问题。本文制备了不同形貌的CuS,系统研究了CuS正极材料的电化
随着环境污染及能源紧缺问题越发严峻,社会对清洁能源的需求愈加强烈,近年来新能源汽车技术发展迅速。动力电池作为新能源汽车的核心部件,其快速充电和老化速度之间的矛盾成为了制约交通电气化的痛点问题,亟需开展重点研究。在低温或快速充电的极端情况下,锂离子电池负极表面容易发生析锂副反应,在造成容量衰减的同时可能会形成枝晶刺穿隔膜,以至于诱发热失控,严重影响了电池的安全性能。因此,开发安全、快速、延长电池使用
氢能作为21世纪最具发展潜力的二次能源,具有来源广泛、能量密度高、清洁低碳等优点。我国人工制氢原料以煤炭为主体,但煤炭制氢含有CO且H2纯度低。能够将CO转化为CO2的同时提纯H2的水煤气变换反应（water gas shift reaction,WGS反应）具有广阔的应用前景。WGS反应是放热反应,理论上在低温条件下可以达到100%的CO转化率。但是,受动力学限制,WGS反应难以在低温下进行。本