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摘 要

随着微电子技术尤其是混合集成电路和多芯片组件的发展，导致集成块单位体积产生的热量急剧增加，因此对材料的散热要求越来越高。研究无机材料的导热机制并给出有效热导率的计算既是重点又是难题。

本文介绍了几种无机材料的导热性能，总结国内外无机材料热导率的影响因素，给出无机材料热导率的计算方法。通过对无机材料热导率的测试，我们需要了解并掌握FLA447激光导热仪的使用方法和测试原理。通过几种无机材料热导率的对比，我们需要了解几种无机材料的导热性能。再通过对比同一种无机材料，了解影响这种无机材料热导率的因素，并找出合适的材料作为良好的散热材料。

关键词：无机材料 热导率 影响因素 激光导热仪

Performance Comparison of Inorganic material thermal conductivity versus temperature

Abstract

With the development of microelectronics technology, especially hybrid integrated circuits and multi-chip module, led to a sharp increase in the heat generated per unit volume of the manifold, Therefore, the cooling of the material have become increasingly demanding. Researching thermal mechanism of inorganic materials and giving the effective thermal conductivity to calculate are both the focus and a problem.

This paper introduces thermal properties of some inorganic materials and provides calculating method of the thermal conductivity inorganic material by summarizing domestic and international influencing factors of the inorganic material thermal conductivity. Through testing the inorganic material thermal conductivity ，we need to understand and grasp the using of FLA447 laser thermal instrument and testing principles. By comparing several inorganic material thermal conductivity, we need to understand the thermal conductivity of several inorganic materials. Then by comparing an inorganic material, we need to know the factors that influence such an inorganic material thermal conductivity and find appropriate material for good heat dissipation material.

Key Words：Inorganic Materials；Thermal Conductivity；Influencing Factors；

Laser Thermal Instrument

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2 无机材料的导热率 1

1.2.1 导热机理 1

1.2.2热导率的影响因素 2

1.2.3热导率的测量 5

1.3 AlN、BeO、BN、Cu、Al₂O₃等的导热性能 7

1.4结束语 11

第二章 实验设备与方法 12

2.1实验设备 12

2.2实验步骤 13

第三章 实验结果与讨论 16

3.1 BN、BeO、AlN的高温导热性能对比 16

3.1.1 AlN的导热性能 16

3.1.2 BN的导热性能 17

3.1.3 BeO的导热性能 18

3.1.4 AlN、BN、BeO的导热性能 19

3.2 C、Al₂O₃、Cu的导热性能对比 20

3.2.1 C的导热性能对比 20

3.2.2 Al₂O₃的导热性能 21

3.2.3 Cu的导热性能 22

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1前言

近些年来，随着微电子技术尤其是混合集成电路(HIC)和多芯片组件(MCM)的飞速发展，集成技术朝着高集成度、高速度、大功率输出的方向发展，导致集成块单位体积内所产生的热量大幅度增加，因此对基片和封装材料的散热提出了越来越高的要求。任何电子器件及电路在工作过程中都不可避免地伴随有热量的产生。随着微电子器件封装密度的提高，芯片能耗越来越高，电路工作温度不断上升，造成元器件的失效率增加。要提高电子产品的可靠性以及电性能，必须使热量的产生达到最小程度或使所产生的热量能够快速有效的释放出去^[1]。因此这就对传统聚合物基板材料性能提出了更高要求，为此，本课题计划研究各种无机导热材料(AlN、BeO、BN、Cu、Al₂O₃)的导热性能，并对其进行综合对比。

1.2 无机材料的导热率

1.2.1 导热机理

热导率：单位温度梯度下，单位时间通过单位截面积的热量^[2]。

热量的传导有三种基本方式分别为：热传导、热辐射、热对流。

（1）热传导：物质内部或相互之间接触的物质之间的传热方式，物质并不

做相对运动，只是热运动能量借助格波或电子从高温区传向低温区。热传导是固体传热的主要方式。

（2）热对流：是流体的主要传热方式。物体之间或流体内部，通过流体的相对运动，把能量从高温区带到低温区。

（3）热辐射：任何具有一定温度的物体都不停地向外辐射电磁波，借助电磁波将能量从一个物体传送到另一个物体，这种传热方式称为热辐射。在高温或真空下，物体不相互接触时，热辐射是主要传热方式。

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