sicltpgtal电子封装复合材料的sps烧结及性能研究

《sicltpgtal电子封装复合材料的sps烧结及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、武汉理工大学硕士学位论文摘要SiC／A1复合材料由于具有较低的密度，高的热导率以及低的、可调的热膨胀系数成为电子封装材料研究的热点。目前制备SiC／A1复合材料的方法主要有粉末冶金法和渗透法，但都存在缺点：粉末冶金方法中SiC含量存在一定局限，一般不超过55v01％，限制了材料热膨胀系数的降低；渗透法温度较高会发生界面反应，生成脆性相，对材料性能产生有害影响，残余气孔及粘结剂会影响材料导热性能。鉴于上述SiC／AI复合材料的制备方法都存在一定缺陷，本文采用放电等离子体烧结方法(SPS)烧结制备SiC／A1复合材料。我们首先通过低体积分数SiC／

2、A1复合材料的制备，证实了运用SPS制备复合材料的可行性，并初步探讨了烧结过程中温度、压力及升温速率对材料制备的影响；由于制备过程与传统粉末冶金方法相似，只是在烧结方法上有所不同，因此在提高SiC含量问题上，我们采用颗粒级配的方法，找到合适的SiC颗粒级配，成功制备出SiC含量为65v01％、致密度为99％的SiC／A1复合材料，对材料进行热性能测试，发现SPS烧结制备的复合材料，热导率均在200w／m．K以上，满足电子封装材料要求，但材料热膨胀系数与其它制备方法的热膨胀系数有一定差距；同时发现SiC颗粒尺寸对材料热性能有较大影响：大尺寸SiC

3、颗粒在降低材料热膨胀系数上所起作用优于小尺寸SiC颗粒，小尺寸颗粒在材料制备过程中主要起填充作用，以实现材料致密化；材料热导率随大尺寸SiC含量增加而增大，但材料强度比其他方法制备的复合材料强度低，我们认为可能是由于实验选取SiC颗粒尺寸过大的缘故。为了进一步降低材料热膨胀系数，我们引入Si为外加剂，通过烧结工艺的调接，制备出不同Si含量的60v01％SiCp／Al／Si复合材料，对材料进行热性能分析，发现si的加入能较大程度的降低材料热膨胀系数，在si含量为10v01％时，热膨胀系数降低至7,8×10--℃，但也一定程度上降低了热导率，但总体

4、而言，材料热导率较高；考虑到材料的可加工性，对材料进行了断裂韧性测试，发现随si含量增加，材料越易断裂。因此综合考虑材料热力学性能，我们认为对于60v01％SiC增强Al基复合材料，Si含量为5v01％时最合适。通过对烧结过程的分析，我们初步探讨了SPS烧结SiC／A1复合材料机理，认为材料的致密化主要依靠焦耳热和较大的压力。武汉理工大学硕士学位论文实验结果认为，通过合适的颗粒级配及适当含量夕b；ONN的引入，SPS可以烧结制备出低密度、高热导、低热膨胀系数及较好力学性能、可加工性能的SiC／A1复合材料，较好的满足电子封装材料性能需求。关键词

5、SPSSiC／A1热导率热膨胀Si外加剂II武汉理工大学硕士学位论文AbstractSiCr／A1compositeshavebecomethehotspotoftheresearchofelectronicpackagingmaterialsduetoitslowdensity,highthermalconductivities(TC)andlowandadjustablecoefficientofthermalexpansion(cTE)．Atpresent，themethodstofabricateSiCp／Alcompositesare

6、malmyPowderMetallurgy(PM)andInfiltration．Butbothofthemhavelimitations．PMhasalimitationonSiCcontent，sometimesthecontentofSiCCan’texceed55v01％，whichwillrestrictthefin'therdeclineofCTEs；thehightemperatureduringinfiltrationprocesswillresultininterfacereactionandproducebrittlephE

7、lsewhichisadversetocomposites’properties．Also，theresidualporesandagglomerantexertaninfluenceonTCsofcomposites．Accordingtothelimitationsoftheabove-mentionedmethods，SparkPlasmaSinteringhasbeenappliedinourstudy．We，firstly，confirmedtheplausibilityofthismethodtofabricateSiCp怂comp

8、ositesthroughthefabricationofSiCd鲥compositeswitlllowcontentofSiCparticles．a