摘要
随着高功率电子器件集成度与功率密度的不断提高，高效热管理已成为确保其性能与可靠性的关键挑战。本研究以液态金属镓为基体，以镀铜金刚石（CCD）为增强相，采用机械混合法制备了不同填料含量（10–60 vol%）的液态金属/镀铜金刚石（LM-CCD）复合热界面材料，并系统研究了其微观结构、热导率及高温工作可靠性。结果表明，当CCD含量为50 vol%时，复合材料内部形成完整且相互连通的导热网络，热导率达到峰值86.9 W/(m·K)，约为纯镓（~29 W/(m·K)）的三倍。COMSOL Multiphysics 6.2有限元仿真验证了高CCD含量所形成的导热框架可有效降低热量积聚。然而，125 °C高温老化试验揭示了界面反应生成CuGa2金属间化合物（IMC）与氧化反应之间的协同效应，导致微观结构退化，240 h后热导率降至初始值的约49.3%。经336 h老化后，热导率进一步下降至约27 W/(m·K)，表明CCD所提供的热导率增强效应在该加速老化条件下已完全丧失。此外，实际CPU热测试表明，与市售硅脂（~5 W/(m·K)）相比，LM-CCD复合材料可使芯片稳态温度降低约14 °C，较纯镓多降低4 °C。通过实验与理论相结合的分析，本研究为理解液态金属热界面材料的退化机理，以及通过界面改性或抗氧化封装设计更可靠的热界面材料提供了依据。
