AIN-AI新型電子封裝材料的制備及其性能研究.pdf

1、電子封裝材料主要應(yīng)用于保護(hù)和支撐電子芯片,還可以將芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去,延長芯片的使用壽命。隨著電子器件功率的增大,半導(dǎo)體芯片發(fā)熱量上升,導(dǎo)致傳統(tǒng)電子封裝材料難以滿足需要。因此研究新型高性能電子封裝材料已成為一個(gè)重要課題。
　　 AlN／Al復(fù)合材料具有優(yōu)良的熱學(xué)性能和力學(xué)性能,在電子封裝材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前,探求高性能低成本AlN／Al復(fù)合材料的制備工藝是其研究的熱點(diǎn)之一。與諸多制備工藝相比,熔滲法和粉末冶金法具

2、有工藝簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此,本碩士論文嘗試通過熔滲法和粉末冶金法制備來制備AlN／Al復(fù)合材料,探索制備高性能低成本電子封裝材料的新途徑。
　　 本論文第三章采用熔滲法制備出AlN／Al復(fù)合材料,試驗(yàn)中首先通過壓制燒結(jié)工藝制備了AlN預(yù)燒結(jié)坯,然后采用熔滲工藝將AlSi7Mg合金熔體滲入AlN預(yù)燒結(jié)坯中,獲得AlN／Al復(fù)合材料。論文第四章采用粉末冶金法制備了AlN／Al復(fù)合材料,針對(duì)傳統(tǒng)的壓制燒結(jié)工藝難以獲得高致密度的Al

3、N／Al復(fù)合材料,采用高能球磨、復(fù)壓復(fù)燒來提高AlN／Al復(fù)合材料的致密度和性能。實(shí)驗(yàn)中采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)等分析了AlN／Al復(fù)合材料的相組成、顯微組織,并對(duì)其力學(xué)性能和熱學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)價(jià)。全文的主要成果包括:
　　 (1)通過熔滲工藝制備出了相對(duì)密度超過98.5％的AlN／Al復(fù)合材料,且在整個(gè)制備過程中AlN坯體尺寸變化很??；所獲得的AlN／Al復(fù)合材料顯微組織均勻致密；實(shí)驗(yàn)表明AlN／Al

4、復(fù)合材料的硬度和強(qiáng)度隨AlN含量的增加而提高,導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)則隨AlN含量增加有所降低；AlN含量為38％和62％的AlN／Al復(fù)合材料的維氏硬度(Hv)分別為203和715、抗彎強(qiáng)度分別為388和492MPa、室溫導(dǎo)熱系數(shù)分別為120和73Wm-1K-1,室溫至300℃的平均線膨脹系數(shù)分別為11.13×10-6和8.6×10-6K-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明,AlN／Al復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)與AlN含量的關(guān)系符合Kerner模型。

5、>　　 (2)通過粉末冶金法結(jié)合高能球磨、復(fù)壓復(fù)燒工藝制備出了相對(duì)密度超過96.5％的AlN／Al復(fù)合材料；經(jīng)過高能球磨的AlN／Al混合粉末兩相分布均勻,呈片狀結(jié)構(gòu)；AlN／Al復(fù)合材料的硬度和抗彎強(qiáng)度隨著AlN含量的增加而提高,分別達(dá)到了250HV和270MPa以上；隨著AlN／Al復(fù)合材料中的AlN含量從20wt％增加到40wt％,導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)均分別從187Wm-1K和17.5×10-6下降到92Wm-1K-1和10.5