SiO2包裹纳米Cu粒子/环氧树脂复合材料及其在芯片封装领域的应用

为提高微电子封装材料的散热性能并保留其良好的电绝缘性能,以环氧树脂为基体,二氧化硅包裹纳米铜粒子(SiO2-Cu)为填料,采用机械混炼法制备了芯片封装用SiO2-Cu环氧树脂复合材料。采用SEM和TEM研究了SiO2-Cu纳米粒子在环氧树脂中的分散情况;研究了填料对复合材料导热系数、热膨胀系数(CTE)和力学性能的影响。结果表明:SiO2-Cu纳米粒子在环氧树脂中分散性良好;复合材料的导热系数随SiO2-Cu纳米粒子填充量的增加而增大,填充量(体积分数)超过25%时导热系数开始下降,SiO2-Cu纳米粒子适宜用量为总体积的25%;随着填料的增加,复合材料的CTE减小;当SiO2-Cu纳米粒子填充量为25%时,用于芯片封装材料时具有良好的抗冲击性能和较长的电迁移失效时间。     

颗粒弥散强化金属陶瓷材料传热特性研究

为解决现代工业制造中,颗粒弥散强化金属陶瓷复合材料有效导热系数测量困难、传统模型理论模型有缺陷,测不准等问题,将平均积分法和热阻串并联法应用到新模型之中。开展了界面热阻、颗粒性状和孔隙对复合材料有效导热系数影响的分析,建立了复合材料等效导热系数的通用表达式,在模型预测复合材料导热系数上提出了新的方法。然后对界面热阻、孔隙、颗粒形状等因素对复合材料导热系数的影响进行了评价。研究结果表明,在颗粒弥散强化陶瓷复合材料中,复合材料的有效导热系数随着填充颗粒的体积分数增大而增大,随着气孔率的增加而减小,随着填充颗粒的形状因子增大而增大;计算值与实验数据相吻合,误差小、模型适用范围广,证明了公式的正确性。     

飞机燃油接触热阻测试技术研究

介绍了接触热阻的概念,搭建了一套接触热阻试验平台,针对燃油与金属壁面的接触状况进行了试验测试,得到固液界面的等效导热系数,进而通过理论公式计算出接触热阻,为飞机油箱温度场分析提供保障。     

固态组件和冷板间的接触热阻实验研究

为了维护的方便,电子设备固态组件与冷板之间的连接一般不采用焊接的方式,而是采用螺钉连接、锁紧机构压紧等形式。文中对采用4个M2.5螺钉进行连接以及采用锲形块锁紧机构进行连接两种情况的接触热阻进行了对比实验研究,并研究了相同锁紧形式下,在连接界面添加不同界面材料(导热硅脂、铟箔和导热衬垫)时的接触热阻,以及不同热流密度情况下的接触热阻。结果表明:锁紧机构连接的接触热阻小于螺钉连接的情况;添加界面材料后接触热阻变小;界面材料中,添加导热硅脂时的接触热阻最小,而铟箔最大。     

SiO2表面金属包覆处理对铜基粉末冶金材料制动摩擦磨损性能的影响

为改善摩擦组元SiO2颗粒与铜基体间界面结合性能,通过表面金属包覆处理的方式制备铜包覆SiO2。分别以铜包覆SiO2和普通SiO2颗粒作为摩擦组元之一,利用SPS烧结技术制备2种铜基粉末冶金摩擦材料。分析2种摩擦材料的微观组织、力学及物理性能,在MM1000-Ⅱ型惯性制动试验台上测试2种摩擦材料的制动摩擦磨损性能,并对2种摩擦材料的摩擦表面及其三维形貌特征、磨屑特征和摩擦表面物相进行微观分析,研究SiO2表面金属包覆处理对制动条件下铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：经铜包覆处理的SiO2与Cu基体间的界面结合性能明显改善,提高了材料的硬度、致密度及导热系数,特别是导热系数得到了显著提升;随着制动初速度的升高,2种摩擦材料的平均摩擦因数均呈现先上升后下降的趋势;在相同的制动条件下,与含普通SiO2材料相比,除了制动压力为0.8 MPa、制动初速度为100 km/h外,在其他各制动条件下含铜包覆SiO2材料具有较高的平均摩擦因数和较低的磨损率,且其摩擦表面更为平整;提高制动初速度均能够促进2种摩擦材料表面形成以氧化膜为主的摩擦膜,且含铜包覆SiO2材料的摩擦膜更均匀,因而保护作用更好,即磨损率低。     

降低固-固界面接触热阻研究

接触热阻是影响固-固界面之间传热的重要因素,文中研究了界面压力、接触面粗糙度、接触面平面度和在固-固界面添加导热介质等方式对固-固界面接触热阻的影响。研究显示在低压力水平和四角加压的方式下,降低接触面粗糙度和在接触面之间填充导热介质可以有效降低固-固界面的接触热阻。     

导热硅胶垫选型和性能探究

通过不同加强材料下导热硅胶垫性能的比对,不同导热系数下导热效果的验证,以及不同厚度相同工况下绝缘性能差异的探究,选择更适合实际工况的导热硅胶垫。通过进一步验证PI膜对导热系数的影响,不同压力/压缩变形量下的热阻变化,以及导热系数随时间的变化情况,探究PI膜导热硅胶垫关键性能的变化,并为后续导热硅胶垫的选用提供理论依据和数据支持。     

利用复合磨粒抛光液的硅片化学机械抛光

为了提高硅片的抛光速率,利用复合磨粒抛光液对硅片进行化学机械抛光.分析了SiO2磨粒与聚苯乙烯粒子在溶液中的ζ电位及粒子间的相互作用机制,观察到SiO2磨粒吸附在聚苯乙烯及某种氨基树脂粒子表面的现象.通过向单一磨粒抛光液中加入聚合物粒子的方法获得了复合磨粒抛光液.对硅片传统化学机械抛光与利用复合磨粒抛光液的化学机械抛光进行了抛光性能研究,提出了利用复合磨粒抛光液的化学机械抛光技术的材料去除机理,并分析了抛光工艺参数对抛光速率的影响.实验结果显示,利用单一SiO2磨料抛光液对硅片进行抛光的抛光速率为180 nm/min;利用SiO2磨料与聚苯乙烯粒子或某氨基树脂粒子形成的复合磨粒抛光液对硅片进行抛光的抛光速率分别为273 nm/min和324 nm/min.结果表明,利用复合磨粒抛光液对硅片进行抛光提高了抛光速率,并可获得Ra为0.2 nm的光滑表面.     

利用复合磨粒抛光液的硅片化学机械抛光工艺参数优化试验研究

为提高硅片抛光速率,提出利用复合磨粒抛光液对硅片进行化学机械抛光.分析SiO2磨粒与某种氨基树脂粒子在溶液中的相互作用机制,观察SiO2磨粒吸附在氨基树脂粒子表面的现象.通过向单一磨粒抛光液中加入聚合物粒子的方法获得了复合磨粒抛光液.应用田口法对SiO2磨粒质量分数、氨基树脂粒子质量分数以及抛光速度三个影响硅片材料去除率的工艺因素进行了优化分析,得到以材料去除率为评价条件的优化抛光工艺参数.试验结果表明:利用5wt%的SiO2磨料、3wt%的氨基树脂粒子形成的复合磨粒抛光液,在抛光盘和载样盘的转速均为50r/min以及抛光压力为22kPa的工艺条件下,对硅片进行抛光的抛光速率达到353nm/min.     

滑动摩擦过程中摩擦热分配的实验及有限元仿真研究

摩擦热导致的温升对摩擦副的稳定性有重要影响,而以往对摩擦热及其在界面的分配有广泛的理论研究,但多乏实验测试的验证。实际摩擦过程中由于界面变化的复杂性,摩擦热的分配情况可能与理论预测不同。使用动态热电偶和红外测温的方法对摩擦表面温升进行测量,并使用有限元方法对摩擦界面温度分配进行分析。有限元计算结果表明,固定摩擦副的导热系数高于运动摩擦副时,摩擦热分配呈现明显的时变特征。实验测量与有限元分析的对比表明,材料导热系数会影响磨损界面层对摩擦热的分配;当固定摩擦副的导热系数高于运动摩擦副时,输入固定摩擦副的热量的比例会降低,反之则会升高。     

表面活性剂含量对氧化铈/氧化硅复合磨料分散性的影响

以乙醇为溶剂及表面活性剂,以氨水为催化剂,利用正硅酸乙酯的水解得到氧化硅颗粒,并分析乙醇质量92%时制备的氧化硅颗粒呈球形,粒径分布均匀,表面光滑,呈单分散状态;乙醇质量分数为96%时制备的氧化硅颗粒粒径分布范围大,并且小颗粒团聚一体,聚集到大颗粒上.基于理想的氧化硅颗粒,利用化学沉淀法制备CeO2/SiO2复合磨料,并通过透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对制备的样品进行表征.结果表明,制备的CeO 2/SiO2复合磨料为球形,粒径为150分数对制备的氧化硅颗粒以及氧化铈/氧化硅复合磨料分散性的影响.结果表明:水解体系中乙醇质量分数为71%时制备的氧化硅颗粒基本呈球形,粒径分布范围大,呈少量单分散状态;乙醇质量分数为~250 n m ,具有草莓状核壳的包覆结构,作为抛光磨料可以提高抛光表面质量.     

基础油中金刚石纳米颗粒润滑性能和导热性能的分子动力学分析*

为了研究纳米颗粒对基础油液热导率的影响,在基础油蓖麻油酸中加入不同体积分数和粒径的纳米金刚石颗粒,采用LAMMPS和分子动力学的研究方法,对粒子数密度以及粒子的径向分布规律、导热系数进行研究。结果表明:加入纳米颗粒的纳米流体的热物理性质受到多方面的影响,其中包括纳米颗粒体积分数及粒径等;随纳米粒子体积分数的提高纳米流体的热导率呈近似线性增加,随着纳米粒子粒径的减小,纳米粒子润滑膜的承载能力增强。纳米润滑膜能承受很高的外界冲击力,这有助于减小两作用面之间的摩擦,减小表面磨损;加入纳米颗粒的润滑油会减小摩擦副之间的摩擦和增强散热,提高热导率。     

用于纳米气溶胶质谱仪的毛细管进样接口传输特性研究

采用自制的X射线离子诱导成核纳米颗粒物生成装置,通过纳米扫描迁移率颗粒物粒径谱仪（Nano-SMPS）测量纳米颗粒物通过毛细管之前、之后的粒谱分布,获得了纳米颗粒物穿透率随毛细管的内径、长度及进样流量的变化曲线,并对纳米颗粒物在毛细管中的传输损耗进行实验探究。同时,结合气溶胶颗粒物传输沉积模型,对纳米颗粒物的穿透率进行理论计算,并与实验测量值进行比较和讨论。结果表明,对于粒径小于10 nm的纳米颗粒物,受布朗运动等因素的影响,其穿透率与毛细管的尺寸及进样流量有较强的相关性。此外,采用毛细管进样接口结合激光电离气溶胶飞行时间质谱仪对部分纳米颗粒物的化学成分进行检测,获得了初步的实验结果。     

磁性颗粒含量对磁性液体润滑性能的影响

利用分子动力学模拟的方法研究磁性颗粒含量对磁性液体固液界面润滑性能的影响,建立体积分数为5％、9.6％和14.7％的Fe3O4的磁性液体模型,构建磁性液体固液界面润滑模型,并对润滑模型进行结构优化与退火处理,对优化后的模型进行模拟.模拟结果显示:随着磁性颗粒含量的增大,会使摩擦因数降低,从而提高磁性液体的润滑性能;其中...     

Preparation and characterization of TiO_2-SiO_2-Fe_3O_4 core-shell powders in nano scale

TiO2/SiO2/Fe3O4 nanoparticles have bigger specific area which can greatly increase the efficiency of photo-catalysis.The TiO2/SiO2/Fe3O4 particles in nano scale were prepared with reduction method at high temperature in this paper,and their morphology,particle size and magnetic property were characterized by transmission electron microscope(TEM),Xray diffraction(XRD) and magnetometer.The results show that the grain sizes of Fe3O4,SiO2-Fe3O4 and TiO2-SiO2-Fe3O4 particles were 50nm,70nm and 120nm,respectively.With the modification of SiO2,Fe3O4 magnetic cores are protected from oxidation.Moreover,by the addition of TiO2 function layer,TiO2-SiO2-Fe3O4 functional nanoparticles,with the saturation magnetization density of 34.1emu/g,is magnetically recoverable.The processes of this method are so simple that the nanoparticles can be produced in large quantity.     

Thermal conductivity measurement and interface thermal resistance estimation using SiO2 thin film

In this paper, we describe an easy-to-use method to measure the thermal conductivity of thin films based on an electrical heating/sensing mechanism and a steady-state technique. The method used relative commonly used instruments, and without any signal processing circuit, is easy to be used in such thin-film thermal conductivity measurement. The SiO2 thin-film samples, prepared by thermal oxidation, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and E-beam evaporator, were deposited on a silicon substrate. The apparent thermal conductivity, the intrinsic thermal conductivity of SiO2 films, and the total interface thermal resistance of the heater/SiO2/silicon system were evaluated. Our data showed agreement with those data obtained from previous literatures and from the 3 omega method. Furthermore, by using a sandwiched structure, the interface thermal resistance of Cr/PECVD SiO2 and PECVD SiO2/silicon were also separately evaluated in this work. The data showed that the interface thermal resistance of Cr/PECVD SiO2 (metal/dielectric) is about one order of magnitude larger than that of PECVD SiO2/silicon (dielectric/dielectric).     

凝胶-热分解法制备NiFe_2O_4纳米粉末及其性能表征

以硝酸铁、硝酸镍以及柠檬酸为原料,采用凝胶-热分解法制备出了尖晶石NiFe2O4纳米粉末。研究了凝胶-热分解法的反应机理和反应过程,讨论了热处理温度对颗粒平均尺寸以及性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、TEM以及VSM对样品物性进行表征,结果表明,所制样品为纯相的NiFe2O4纳米颗粒,颗粒的大小为35～65 nm,且颗粒的粒径随热处理温度的升高而增大,当热处理温度为700℃时,颗粒大小均匀、分散性好,比饱和磁化强度达到54.63 emu/g。同时,作者也对反应的动力学原理进行了研究,得出NiFe2O4纳米颗粒形成的活化能为16.15 kJ/mol。     

不同泡沫铜连接方式下相变温控组件接触热阻试验研究

对相变温控组件内部的传热路径进行了定性分析,搭建了接触热阻试验平台,并对不同孔径泡沫铜与相变温控组件腔体之间的接触热阻进行了试验测试研究。结果表明:采用焊接或焊接方式能够有效提升相变温控组件样件的等效热导率,降低等效热阻;当泡沫铜孔径较小时,采用焊接方式的传热效果好于采用黏接方式,泡沫铜孔径较大时,两者的传热效果基本一致。     

Role of surface amorphous film in high-resolution high-angle annular dark field STEM imaging

A different scheme for high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy image calculation of multilayers, such as a crystal covered by amorphous films, has been developed, in which intensities of electrons collected by an annular detector at each layer are evaluated by two kinds of optical potential for thermal diffuse scattering on the layer-by-layer representation. One beam condition caused by an amorphous structure changes the present method into a simplified method. Through a molecular dynamics study of amorphous SiO2, it is found that an off-axis cristobalite, regarded as one-beam condition, can be used for a model of amorphous SiO2 structure. Furthermore, we demonstrate how surface amorphous films adhering to a crystal reduce image contrast and show that a top surface amorphous film acts as changing defocus in coherent convergent electron beam.