Al2O3基復(fù)合材料散熱基板制備及其性能研究.pdf

1、電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得集成電路和LED等器件的功率越來(lái)越高，對(duì)基板材料提出了高導(dǎo)熱性、高電絕緣性以及與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)等要求，選擇合適的基板，對(duì)器件的壽命和可靠性都具有重要影響。氧化鋁是目前應(yīng)用最為成熟的陶瓷基板材料，原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，強(qiáng)度、硬度、化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱沖擊性能高，電絕緣性較好，制作和加工的技術(shù)也較為成熟，但是其導(dǎo)熱性能相對(duì)較差，尤其是低溫共燒技術(shù)要求陶瓷基板的燒結(jié)溫度在900℃以下，傳統(tǒng)的氧化鋁或氮化鋁低溫共

2、燒基板，由于玻璃等燒結(jié)助劑的加入，導(dǎo)熱率顯著降低，難以滿足大功率LED芯片封裝要求。
　　本文以廉價(jià)的氧化鋁為基礎(chǔ)原料，采用軟化溫度為620℃的低熔點(diǎn)玻璃為燒結(jié)助劑，氮化鋁晶須、銅纖維及碳纖維等一維高導(dǎo)熱材料為導(dǎo)熱增強(qiáng)物，采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下的低溫?zé)Y(jié)工藝，在850℃燒結(jié)溫度、25MPa壓力下分別制備了Al2O3/glass/AlN、Al2O3/glass/Cu、Al2O3/glass/C復(fù)合材料，系統(tǒng)研究了導(dǎo)熱增強(qiáng)物的含量及形態(tài)對(duì)復(fù)合

3、材料致密度、導(dǎo)熱性能、電性能、熱膨脹性能及力學(xué)性能的影響。通過(guò)在Al2O3/glass/Cu、Al2O3/glass/C復(fù)合材料表面涂覆絕緣層保證了封裝基板對(duì)復(fù)合材料的絕緣性能要求。
　　實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，含一維導(dǎo)熱增強(qiáng)物的復(fù)合材料其導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能明顯優(yōu)于含顆粒導(dǎo)熱增強(qiáng)物的復(fù)合材料。復(fù)合材料Al2O3/30vol％glass/30vol%Cuf熱導(dǎo)率為38.9W/mK，為 Al2O3/30vol%glass/30vol%Cup復(fù)合

4、材料熱導(dǎo)率25.9W/mK的1.5倍，是Al2O3/30vol%glass的6.13倍；復(fù)合材料 Al2O3/30vol%glass/30vol%Cuf抗彎強(qiáng)度為263.4MPa，比Al2O3/30vol%glass/30vol%Cup復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度236.7MPa高出27MPa。由于 AlN晶須原料不純的關(guān)系，復(fù)合材料 Al2O3/30vol%glass/30vol%AlNw熱導(dǎo)率（8.4W/mK）僅比Al2O3/30vol%gla