無壓浸滲法制備SiC-Al電子封裝材料.pdf

1、自從進入21世紀(jì)以來，隨著集成電路的高速發(fā)展，電子封裝技術(shù)也正不斷向小型化、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。陶瓷相增強金屬基復(fù)合材料結(jié)合了金屬材料的高熱導(dǎo)率及陶瓷相的比較低的熱膨脹系數(shù)的優(yōu)異性能，是比較理想的電子封裝材料，其中SiCp/Al復(fù)合材料由于具有比較高的熱導(dǎo)率、低的熱膨脹系數(shù)、高的抗彎強度以及低的密度等優(yōu)異性能，成為最具有應(yīng)用前景的電子封裝材料之一。但是目前制備SiCp/Al復(fù)合材料的

2、工藝都比較復(fù)雜，設(shè)備成本比較高，制約著其在生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用，而無壓浸滲技術(shù)由于其工藝簡單，生產(chǎn)成本比較低，成為目前比較熱門的SiCp/Al復(fù)合材料的制備方法。
　　 本文利用無壓浸滲方法制備出雙顆粒SiC增強Al基復(fù)合材料及三顆粒SiC增強Al基復(fù)合材料，通過對復(fù)合材料的組織、相成分、界面結(jié)合狀況、熱導(dǎo)性能、熱膨脹性能、抗彎強度及斷面形貌的分析，制備出性能最優(yōu)異的SiC增強Al基復(fù)合材料。
　　 本文使用的雙顆粒SiC平

3、均粒徑分別為150μm和15μm，對雙顆粒SiC預(yù)制件的體積分?jǐn)?shù)進行測量，結(jié)果表明SiC的體積分?jǐn)?shù)都可達到65％以上。對不同顆粒配比的雙顆粒SiC/Al復(fù)合材料的組織進行觀察，發(fā)現(xiàn)SiC能夠均勻分布在Al基體中，復(fù)合材料的致密性比較高，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的孔洞，XRD分析及界面線掃描分析結(jié)果表明，界面處發(fā)生界面反應(yīng)生成了MgAl2O4相，它的存在改善了界面的潤濕性，促進了無壓浸滲的順利進行。復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)在(7.48～9.54)×10-

4、6K-1之間變化，熱導(dǎo)率介于(135～147)W/mK之間，抗彎強度在(265～335)MPa之間變化，雙顆粒配比為3∶2時，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為8.35×10-6K-1，熱導(dǎo)率為147W/mK，抗彎強度也能達到335MPa以上，其綜合性能最好。
　　 三顆粒SiC平均粒徑分別是150μm、20μm和15μm，復(fù)合材料的組織均勻性及致密性沒有雙顆粒SiC/Al復(fù)合材料好，特別在顆粒配比為6∶2∶2的復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn)比較多的孔洞，

5、XRD分析及界面線掃描分析結(jié)果表明，除了在界面產(chǎn)生MgAl2O4相外，還發(fā)現(xiàn)MgO相的存在。雖然三顆粒SiC/Al復(fù)合材料的組織沒有雙顆粒SiC/Al復(fù)合材料的組織均勻和致密性好，但其熱導(dǎo)率及抗彎強度等性能整體上都優(yōu)于雙顆粒復(fù)合材料，當(dāng)三顆粒配比為8∶1∶1時，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為8.90×10-6K-1，熱導(dǎo)率為154W/mK，抗彎強度也能達到337MPa以上，其綜合性能最好。保持三顆粒配比為8∶1∶1，調(diào)整復(fù)合材料的浸滲工藝，研究