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1、第22卷第3期粉末冶金技术Vol22,No32004年6月PowderMetallurgyTechnologyJune2004轻质SiAl电子封装材料制备工艺的研究*蔡杨郑子樵李世晨冯曦(中南大学材料科学与工程学院,长沙410083)摘要:探讨采用传统粉末冶金方法制备轻质、高性能Si50%Al(质量分数,下同)电子封装材料的可能性。研究了粉末粒度组成、压制压力、烧结温度对材料室温导热性和室温到200间热膨胀系数的影响。发现采用一定的粉末粒度组成,高压制压力、高温和适当的时间
2、烧结能够获得综合性能较好的SiAl复合材料。关键词:硅铝电子封装材料;粉末冶金;热导率;热膨胀系数ThetechniqueandmechanismtofabricatelightweightSiAlcompositesforelectronicpackagingCaiYang,ZhengZiqiao,LiShichen,FengXi(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Traditionalpow
3、dermetallurgymethodwasappliedscucessfullytofabricatelightweight,highperformanceSi50wt%AlcompositeswhichusedaselectronicpackagematerialforthermalsinkTheinfluencesofprocessparameterssuchaspowdersize,compactingpressuresandsinteringtemperatureonthermalconductivity(TC)andcoeffi
4、cientofthermalexpansion(CTE)ofSiAlcompositeswereexaminedthroughthisstudyItindicatesthatpropercompositionofparticlesize,highcompactingpressure,hightemperatureandpropersinteringtimecanscucessfullygettheSiAlcompositeswithgoodpropertiesKeywords:SiAlcompositesforelectronicpack
5、aging;powdermetallurgy;thermalconductivity;coefficientofthermalexpansion1前言的热膨胀系数能与Si、GaAs匹配,但热导率太小;随着现代先进微波和集成电路技术的迅猛发WCu密度太大;AlSiC和AlN又存在加工、电镀性[3,4]展,电子封装对系统性能的影响已变得越来越重要。能差的问题。在这种情况下,新型SiAl电子封33据估计,限制目前芯片性能的因素中,30%与采用的装材料因其质量轻(<310kg/m),热导率优良,电子封装材料有关。新型电子封装材料的发展已得能与Ga
6、As匹配的低膨胀系数,无污染环境,原材料到愈来愈多的关注。有效的散热和热匹配是对电子的制备工艺成熟,成本低廉等特点成为人们关注的封装材料最为关键的要求。通常认为,温度每升高重点。日本、美国、英国先后在这个领域展开了研[1]18,半导体器件失效的可能性就增加2~3倍;究,通过不同的方法制备出Si含量30%~70%的[5,6]由芯片和承载基片热膨胀行为不匹配而产生的热应SiAl复合材料,性能达到比较理想的水平,如力可导致封装失败,使系统失效。此外,产品微型化英国Osprey公司生产的的Si50%Al电子封装材料和轻型化的必然发展趋势要求电子封装材
7、料的密度的热导率达到140W/m!K,热膨胀系数达到110[2]-63尽可能的小。10/K,密度达到25g/cm;Si30%Al电子封目前常用的电子封装材料已不能完全满足以上装材料的热导率为120W/m!K,热膨胀系数为68对理想电子封装材料的苛刻要求。Kovar和Al-632O310/K,密度为24g/cm。*蔡杨,24岁,硕士,主要从事功能复合材料研究。Email:Edwardscai@163net收稿日期:2002-12-29第22卷第3期蔡杨等:轻质SiAl电子封装材料制备工艺的研究169粉末冶金材料不受基体
8、与第二相的限制,通过系数,然后由热导率、热扩散率、密度、比定压热容之[7]改变Si颗粒与金属粉末的粒度组成,可制备Si含量
