随着微电子技术的高速发展,电子封装向高集成、高性能、微型化、高可靠性方向发展,对电子封装材料的性能提出了更高要求。碳/金属复合材料具有高的热导率、可调的热膨胀系数及低密度的特点,成为电子封装用复合材料的研究热点。本文采用有限元方法对碳/金属复合材料的热性能进行了模拟与预测,并分别采用真空热压法和压力熔渗方法对石墨/铜复合材料与金刚石/铝复合材料进行了研究。通过增强体表面改性对复合材料的界面结构与特性进行调控,获得了高的导热性能。本文具体开展了以下几个方面的研究工作:（1）采用Ansys有限元软件建立了考虑界面热阻作用的颗粒增强复合材料三维实体模型,通过建立接触对、设定实常数的方法定义复合材料界面的热传导作用,使得模型更接近真实情况,能更好的体现界面热阻对复合材料宏观热导率的影响。利用此模型,讨论了界面热阻、组分材料性质、增强体颗粒大小、体积分数等因素对复合材料宏观热导率的影响规律和复合材料组份对复合材料热膨胀性能的影响。针对复合材料的实际微观结构特征,建立了非均匀界面热阻金刚石/铝复合材料的有限元模型,并结合复合材料的断口形貌,对复合材料热传导性能的主要影响因素进行了分析。金刚石{100}面界面热阻的降低有利于提高复合材料的热传导性能,但只有当{100}、{111}面的界面热阻均较低时才能达到复合材料理论计算热导率。（2）采用界面改性方法改善了石墨/铜界面粘结及固相润湿性能。采用磁控溅射方法对石墨颗粒进行表面改性,结合化学镀铜方法制备铜包覆石墨复合颗粒。通过对不同元素表面改性的镀铜石墨进行高温热处理探讨了不同元素表面改性对镀铜层高温球化现象的抑制效果。当用钨为石墨表面改性元素时对镀铜层高温球化现象的抑制效果最好。试样拉脱试验的结果表明,采用钛为石墨表面改性元素时,在较低热处理温度下石墨/铜界面结合得到明显改善,而采用钨为改性元素时,热处理温度对界面结合强度的影响显著,只有当热处理温度达到1050℃时,石墨/铜界面结合强度得到提升。（3）采用表面改性方法有效改善了石墨/铜复合材料的热传导性能。采用化学镀铜法在石墨颗粒表面包覆一层铜,将包覆后的石墨/铜复合颗粒进行真空热压烧结制备复合材料。该方法制备的复合材料组织结构较均匀,铜组分呈三维网络状结构,为热量的传输提供了良好的通道,复合材料的宏观热导率得到提高。在石墨颗粒表面镀覆改性元素可改善石墨/铜的固相润湿性,使复合材料中物相分布更加均匀,同时,在界面处生成的碳化物降低了复合材料界面热阻,从而进一步改善复合材料的热传导性能。采用磁控溅射表面改性制备的石墨/铜复合材料热导率可达158W×m^-1×K^-1,比未改性石墨/铜复合材料的热传导性能提高了43.6%。（4）采用离子轰击表面改性方法实现金刚石/铝复合材料选择性界面反应的调控,获得高的热传导性能。通过对Laplace方程的分析,计算发现当金刚石颗粒为200mm,堆积体积分数为60%时,所需的熔渗临界压力约为40k Pa,且该值随铝液对金刚石润湿性能的提高而降低,在此基础上采用自行设计的熔渗模具成功制备了金刚石/铝复合材料,金刚石/铝复合材料的界面反应存在明显的选择性,采用离子束轰击的方法对金刚石表面进行预处理,离子束轰击使得金刚石表面发生石墨化转变,在金刚石表面形成的缺陷和悬挂键促进了铝液与金刚石各面的化学反应,金刚石各面均能与铝基体形成良好的界面粘结,界面热阻降低,制备的复合材料宏观热传导性能逼近模拟计算的预测值,达到713W×m^-1×K^-1。（5）金刚石表面包覆层对金刚石/铝复合材料性能的影响。采用磁控溅射方法在金刚石表面分别镀覆了金属钨和氮化铝陶瓷薄膜,研究了改性层种类、厚度、熔渗温度等对金刚石/铝复合材料结构性能及稳定性的影响。金刚石表面改性层的引入阻挡金属铝与金刚石直接接触,可防止Al4C3相的生成,提高复合材料在潮湿环境中性能的稳定性。当采用钨薄膜为金刚石表面改性层时,优化熔渗温度及膜厚制备出了热传导性能良好、在潮湿环境中性能稳定的金刚石/铝复合材料,热导率为632W×m^-1×K^-1。但随着熔渗温度的提高,复合材料在潮湿环境中的稳定性变差,热导率下降。与之相比,氮化铝陶瓷薄膜改性层能完全阻挡铝基体对金刚石颗粒的侵蚀,但由于氮化铝薄膜与金刚石结合力较差、界面热阻较高,复合材料的热导率仅为517W×m^-1×K^-1。