粉末觸變成形制備電子封裝SiCp-Al基復(fù)合材料的組織與性能研究.pdf

1、近年來，微電子及集成電路領(lǐng)域的高速發(fā)展不斷推動著電子封裝技術(shù)向小型化、高性能、高可靠性和低成本方向發(fā)展，這對電子封裝材料的性能提出了更高的要求。金屬基復(fù)合材料(MMC)能夠?qū)⒔饘倩w優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和增強體材料低的熱膨脹系數(shù)結(jié)合起來，獲得熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)小并且與基底材料匹配的復(fù)合材料，其中 SiC顆粒（SiCp）增強Al基復(fù)合材料由于具有比較高的熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、高抗彎強度及低密度等優(yōu)異性能，成為最具有應(yīng)用前景的電子封裝材料之一。

2、本文基于粉末冶金和觸變成形技術(shù)，提出經(jīng)混粉和壓實工藝獲得由 SiCp及 Al粉組成的冷壓塊，然后經(jīng)部分重熔、觸變模鍛制備SiCp/Al復(fù)合材料的新技術(shù)—粉末混合觸變成形。該技術(shù)綜合了粉末冶金和觸變成形技術(shù)的優(yōu)點，具有短流程、易操控、低成本的優(yōu)勢。本文系統(tǒng)研究了粉末觸變模鍛制備SiCp/Al復(fù)合材料過程中A1基體與SiCp之間的反應(yīng)熱力學(xué)及加工參數(shù)對SiCp/Al復(fù)合材料組織與性能的影響規(guī)律，主要結(jié)果如下：
　　確定實驗所選用的A1

3、-Si合金其熔點在585.8℃左右。在本實驗中，A1-Si合金與 SiCp在復(fù)合材料的加工溫度附近當(dāng)保溫時間較短時不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該實驗結(jié)果對于復(fù)合材料制備過程中重熔時間、溫度參數(shù)的選取具有參考價值。選擇合適的重熔時間、溫度，有利于避免有害界面反應(yīng)的發(fā)生，提高復(fù)合材料的綜合性能。
　　此外，加工工藝參數(shù)，如重熔時間、重熔溫度、模具溫度對觸變模鍛 SiCp/Al復(fù)合材料的組織、性能有很大的影響。隨重熔時間、溫度的增大，材料的致密度

4、及組織中 SiCp分布的均勻性提高；對材料界面附近的TEM觀察分析表明，較長的重熔時間會導(dǎo)致界面反應(yīng)的發(fā)生；模具溫度的升高使材料致密度提高，但過高的模具溫度使 SiCp產(chǎn)生偏聚現(xiàn)象，降低組織均勻性。為獲得滿足電子封裝技術(shù)要求的觸變模鍛零件，需要通過調(diào)整加工工藝參數(shù)以得到理想的組織。本實驗適合的工藝參數(shù)為冷壓塊在610 ℃加熱90min后成形，模具溫度為350℃。得到的SiCp/Al-Si復(fù)合材料組織致密，增強相在基體中分布均勻，物理性能