電子封裝SiC-,p--Al復(fù)合材料性能及影響因素研究.pdf

1、本文以電子封裝為應(yīng)用背景，采用無壓滲透法制備了SiC 顆粒體積分?jǐn)?shù)為55％的SiCp/Al 復(fù)合材料，其所制備的試樣包括：四種SiC 顆粒粒徑（220μm、140μm、90μm 及70μm）、兩種SiC 顆粒形貌（不規(guī)則形狀及近球形）、四種基體合金（1060、ZL101A、ZL104 及ZL102）的SiCp/Al 復(fù)合材料；利用OM 及TEM對所制備的SiCp/Al 復(fù)合材料的微觀組織、界面特征進(jìn)行了觀測分析；利用熱膨脹儀、閃光導(dǎo)熱儀

2、、電子力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)等試驗(yàn)設(shè)備測試了SiCp/Al 復(fù)合材料的熱物理性能及基本力學(xué)性能；通過Ansys 有限元軟件分析SiCp/Al 復(fù)合材料熱殘余應(yīng)力分布，采用XRD 測定復(fù)合材料的微觀殘余應(yīng)力，并分析熱殘余應(yīng)力對復(fù)合材料熱膨脹行為的影響。 研究結(jié)果表明：無壓滲透法可以制備出組織均勻、致密的高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料；TEM觀察表明，SiC顆粒周圍的界面比較干凈、無明顯界面反應(yīng)產(chǎn)物； 較大及近球形的SiC顆粒、基體中

3、較多的Si元素、進(jìn)行退火處理有助于降低SiCp/Al復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)；較小及近球形的SiC顆粒、基體中合適的Si含量、進(jìn)行退火處理有助于提高SiCp/Al復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能；通過Ansys有限元計(jì)算，室溫時(shí)SiCP/Al復(fù)合材料存在較大熱殘余應(yīng)力，最大應(yīng)力分布在復(fù)合材料的界面處，基體合金中為拉應(yīng)力，增強(qiáng)體顆粒中為壓應(yīng)力；較小的SiC顆粒，基體中較多的Si元素，進(jìn)行時(shí)效處理有助于提高SiCp/Al復(fù)合材料的硬度；較小的SiC顆粒，基體

4、中較少的Si元素，進(jìn)行時(shí)效處理有助于提高SiCp/Al復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度；SEM斷口觀察表明：退火態(tài)與時(shí)效態(tài)復(fù)合材料SiC顆粒的微觀斷裂機(jī)制有所不同，退火態(tài)復(fù)合材料中SiC顆粒為解理斷裂，而時(shí)效態(tài)復(fù)合材料中SiC顆粒則在界面處與基體拔脫。 綜上所述：增強(qiáng)體為90μm 近球形的SiC 顆粒、基體為ZL101A、退火態(tài)的SiCP/Al 復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合熱物理性能及基本力學(xué)性能：其在25～200℃平均熱膨脹系數(shù)為8.4×10-6