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电子封装用β-SiC_p/Al的无压浸渗工艺优化与定型

任怀艳  
【摘要】:随着集成电路的高速发展,高的密封密度对与其匹配的电子封装材料提出了更高的要求。由于铝具有密度低,热导率高,价格低廉且易于加工的特点,选为制备电子封装用复合材料的基体,与SiC颗粒复合,克服了各自的缺点且表现出高导热、低膨胀、高模量、低密度等优异的综合性能,因此,在电子封装领域具有广阔的应用前景。探求低成本的制造工艺是当前该材料研究的热点。 用β-SiC制备SiCp/Al复合材料,仅有本课题组开展这方面的研究,前面的工作主要集中在空气气氛中无压浸渗法制备高体积分数的β-SiCp/Al电子封装材料及其性能研究上,本文重点开展了对无压浸渗预制型的研究,包括粘结剂含量、压力大小和造孔剂添加量对预制型性能的影响,从而确定最优的模压工艺参数;对Al基体以及颗粒级配优化以改善复合后β-SiC/A1复合材料的性能;通过对β-SiC/A1复合材料的无压浸渗工艺参数的研究,主要包括预浸渗温度和保温时间,最终确定电子封装用β-SiCp/Al复合材料的无压浸渗制备工艺。 获得的主要结果有:1.粘接剂聚乙烯醇(PVA)的加入量为β-SiC质量的3~5%,压制压力为80MPa时,β-SiC预制型的成型性及其性能都较好。2.最佳的Mg添加量为9%,最佳的Si添加量为10%。3.在5μm和46μm的双尺寸β-SiC颗粒级配的情况下,预制型的体积分数随粗细颗粒配比的不同可从52%到72%之间进行调节,预制型的粗细颗粒质量比为3:1的时候体积率可以达到最大为72%,且制备的复合材料较单一粒度14μm的颗粒制备的复合材料的热导率和热膨胀系数均有明显提高。4.优化所得到的浸渗工艺为:在浸渗之前对SiC预制型预热到720℃,Al-9Mg-10Si的铝合金在1050℃保温2小时得到的β-SiCp/Al复合材料充分致密化而未发生过度的界面反应。5.采用双颗粒级配,在优化工艺参数条件下制备的β-SiCp/Al复合材料的热导率达182Wm-1K-1,热膨胀系数值为6.4×10-6K-1,可以达到电子封装的要求。


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