粉末冶金法制備新型Si-Al電子封裝材料的研究.pdf

1、本文率先探索了采用粉末冶金液相燒結(jié)方法制備低膨脹,低密度,高導(dǎo)熱的Si-A1電子封裝的具體途徑.主要以Si50wt﹪-Al體系作為研究對(duì)象.著重討論了具體工藝路線(壓制壓力、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間、冷卻速度、熱處理以及Si相含量)對(duì)材料成形性和性能(密度、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù))的影響.同時(shí)通過(guò)金相、X-射線、差熱分析及掃描電鏡對(duì)體系的潤(rùn)濕性、界面反應(yīng)和不同處理狀態(tài)下材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析.得出的主要結(jié)論如下:1.采用粉末冶金液相燒結(jié)方法完全可以

2、制備出具有優(yōu)良的綜合性能的Si50wt﹪-Al電子封裝材料.其熱導(dǎo)率達(dá)到131 W/m·K;熱膨脹系數(shù)達(dá)到9.41-10.44×10<'-6>/K;密度達(dá)到2.48g/cm<'3>.2.增加壓制壓力對(duì)于提高粉末壓坯和燒結(jié)體密度以及產(chǎn)品性能都是有利的.但過(guò)大的壓力會(huì)使Si顆粒內(nèi)部產(chǎn)生大量的微裂紋和缺陷,導(dǎo)致材料熱導(dǎo)率下降.3.適當(dāng)?shù)奶岣邿Y(jié)溫度和延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間可以改善體系的潤(rùn)濕性能,減少材料內(nèi)部的界面總數(shù)以及保證Al基體連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,

3、進(jìn)而使熱導(dǎo)性能上升.雖然同時(shí)帶來(lái)材料熱膨脹系數(shù)的升高,但總體來(lái)說(shuō),燒結(jié)溫度和時(shí)間對(duì)熱膨脹性能的影響不大,材料的熱膨脹系數(shù)主要取決于Si相相對(duì)含量.4.慢速冷卻會(huì)導(dǎo)致材料內(nèi)部出現(xiàn)過(guò)多的共晶物和粗大長(zhǎng)條狀Si顆粒,對(duì)性能造成非常不利的影響.熱處理有利于消除快速冷卻過(guò)程中基體中保留的大量晶格畸變和殘余應(yīng)力,材料的熱導(dǎo)性能和熱膨脹性能都得到改善.5.Si-Al復(fù)合材料高溫?zé)Y(jié)的主要致密化機(jī)制為液相流動(dòng)-顆粒重排機(jī)制和溶解-沉淀機(jī)制.由于Al粉表