多元復(fù)合碳化硼基金屬陶瓷的制備及表征.pdf

1、隨著電子封裝密度的持續(xù)提高，相應(yīng)集成電路（IC）的功耗也越來(lái)越大，對(duì)電子封裝材料的性能提出了更高的要求。高性能的電子封裝材料應(yīng)具有高的熱導(dǎo)率、與硅芯片或陶瓷基板相匹配的熱膨脹系數(shù)，低的密度以及低的介電常數(shù)等。 碳化硼（B4C）具有低密度、低熱膨脹系數(shù)、高硬度以及高的化學(xué)惰性等其它材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)出了其作為封裝材料的發(fā)展?jié)摿?。本文以B4C作為主要研究對(duì)象，用無(wú)壓浸滲法制備了多元復(fù)合B4C基金屬陶瓷材料，并對(duì)其作為電子封裝材

2、料進(jìn)行了可行性研究。無(wú)壓浸滲法是指在不借助任何外力作用下，熔融金屬自發(fā)浸滲入經(jīng)過(guò)預(yù)燒的具有一定強(qiáng)度的多孔陶瓷預(yù)制體中，實(shí)現(xiàn)近凈成型的方法。由于陶瓷預(yù)制體具有三維連通的孔洞，金屬完全滲入后能夠形成一個(gè)陶瓷相和金屬相互相穿插的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以充分結(jié)合陶瓷相的低密度、低熱膨脹系數(shù)與高硬度和金屬相的高韌性與高導(dǎo)熱性能的特點(diǎn)。 為了獲得質(zhì)量良好的碳化硼預(yù)制體，對(duì)碳化硼原料進(jìn)行了除氧處理，并研究了碳化硼預(yù)制體的成型工藝。結(jié)果表明用酸洗和

3、在無(wú)水乙醇中超聲能有效去除B4C粉料中的B2O3，粘結(jié)劑的加入量、粉料的粒度配比、冷壓的壓力大小、保壓時(shí)間和出模速度都對(duì)B4C預(yù)制體的質(zhì)量和致密度有一定影響。 為了改善B4C預(yù)制體的滲Al行為，對(duì)B4C預(yù)制體進(jìn)行了表面涂層處理和預(yù)燒處理。通過(guò)溶膠-凝膠（sol-gel）法在B4C預(yù)制體孔隙表面涂覆TiO2，在隨后的熱處理中轉(zhuǎn)變?yōu)門(mén)iB2膜層。將B4C預(yù)制體分別在1900℃和2000℃下進(jìn)行預(yù)燒處理1h。實(shí)驗(yàn)表明，TiB2膜層促進(jìn)了