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方法制備低膨脹,低密度,高導熱的Si-A1電子封裝的具體途徑.主要以Si50wt﹪-Al體系作為研究對象.著重討論了具體工藝路線(壓制壓力、燒結溫度、燒結時間、冷卻速度、熱處理以及Si相含量)對材料成形性和性能(密度、熱導率、熱膨脹系數(shù))的影響.同時通過金相、X-射線、差熱分析及掃描電鏡對體系的潤濕性、界面反應和不同處理狀態(tài)下材料內部結構進行分析.得出的主要結論如下:1.采用粉末冶金液相燒結方法完全可以

2、制備出具有優(yōu)良的綜合性能的Si50wt﹪-Al電子封裝材料.其熱導率達到131 W/m·K;熱膨脹系數(shù)達到9.41-10.44×10<'-6>/K;密度達到2.48g/cm<'3>.2.增加壓制壓力對于提高粉末壓坯和燒結體密度以及產品性能都是有利的.但過大的壓力會使Si顆粒內部產生大量的微裂紋和缺陷,導致材料熱導率下降.3.適當?shù)奶岣邿Y溫度和延長燒結時間可以改善體系的潤濕性能,減少材料內部的界面總數(shù)以及保證Al基體連通網絡結構的形成,

3、進而使熱導性能上升.雖然同時帶來材料熱膨脹系數(shù)的升高,但總體來說,燒結溫度和時間對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相相對含量.4.慢速冷卻會導致材料內部出現(xiàn)過多的共晶物和粗大長條狀Si顆粒,對性能造成非常不利的影響.熱處理有利于消除快速冷卻過程中基體中保留的大量晶格畸變和殘余應力,材料的熱導性能和熱膨脹性能都得到改善.5.Si-Al復合材料高溫燒結的主要致密化機制為液相流動-顆粒重排機制和溶解-沉淀機制.由于Al粉表