信息技术的快速发展使得电子器件不断向高功率、高集成度、便携化的方向发展,工作温度不断升高。开发高性能电子封装用热沉材料,是解决高功率器件散热问题的重要途径。Cu/Mo复合材料兼具有Cu的高导热性和Mo的低热膨胀性,且性能可调,在微波、通讯、航空航天等领域有着广阔的应用前景。本文首先采用ANSYS软件模拟分析了叠层结构参数(层数、层厚、体积分数等)对Cu/Mo叠层复合材料热性能的影响规律,在此基础上,通过等离子活化烧结技术引入高密度电流来改善Cu/Mo界面原子互混程度和微结构,在优化工艺基础上获得了无残余孔洞且具有一定原子互混程度的高质量界面,成功制备出层厚、层数不同的多种叠层复合材料试样,并测量其热膨胀系数,然后将实测值与模拟计算结果进行对比研究,从而验证模拟结果的准确性。最后通过理论分析和数学计算推导了Cu/Mo叠层复合材料热膨胀系数的本构模型,根据实验结果和模拟结果对本构模型进行修正,得到了更为精确的Cu/Mo叠层复合材料热膨胀系数本构模型。主要研究结果如下:(1)叠层复合材料的层厚、层数、层厚比对于叠层复合材料的热性能具有重要的影响。叠层复合材料的热膨胀系数随层厚的减小几乎呈线性规律减小,Mo层内应力水平相应的不断减小;在层厚不变的情况下,随着层数增加,叠层复合材料的热膨胀系数快速减小,但是进一步增加层数不能有效的降低叠层复合材料的热膨胀系数;随着Cu/Mo层厚比的减小,Mo层内拉应力水平不断减小,Cu层内的热应力水平不断提高,叠层复合材料的热膨胀系数明显减小。(2)在层数相同的情况下,非均匀叠层复合材料相比均匀叠层复合材料内层的界面应力奇异程度更大,界面发挥的作用更加明显,这也使得Mo层内的平均拉应力数值有所降低,有利于Cu/Mo叠层复合材料热膨胀系数的降低。(3)通过等离子活化烧结技术引入高密度电流可以改善Cu/Mo界面原子互混程度和微结构,电流的电效应主要是诱生材料内部产生高密度的点缺陷和位错等,使得Cu沿着Mo的晶界(存在部分杂质原子)快速扩散,促进界面的原子结合程度。(4)推导了预测Cu/Mo叠层复合材料热膨胀系数的本构模型并进行试验验证,发现Cu及Mo的热膨胀系数、弹性模量、层厚比以及叠层层数等是影响叠层复合材料热膨胀系数的主要因素,而与基板的长度没有关系。