高体积分数电子封装用铝基复合材料性能研究.pdf

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1、第卷,第期电子与封装总第期,哈年月封装组装与测试高体积分数电子封装用铝基复合材料性能研究,张,,,修子扬强武高辉宋美慧朱德志一丁哈尔滨业大学材料科学与程学院黑龙江哈尔滨摘要高体积分数颗粒增强铝基复合材料由于其具有高导热、热膨胀系数可以调整、低密度和低成本而在电子封装领域有着广泛的应,用文章采用挤压铸造法制备了复合材料金相观察表明,复合材料的铸态组织致密,颗粒分布均匀,没有微小的孔洞和明显的缺陷复合材料℃一℃的平均线膨胀系数为一一“·℃一’,导热率大于·℃一,,同时复合材料·一、、,具,比模量采用化学镀的方法有较低的密度较高的比强度

2、复合材料表面的镀层连续、均匀,以其作为底座的二极管满足器件可靠性测试要求关键词铝基复合材料性能电子封装中图分类号文献标识码文章编号一一一一一,,一,一,一,,,,,,,夕万一,,,,,而一一·℃一一一·℃一,·一’飞二·一,,讯等领域的迅速发展,急需要研制新一代电子封装材料。电子封装材料要求具有导热性能好、热膨胀系前言数与半导体或者陶瓷基片材料相匹配、密度低、力·、学强度高一’’。电子封装材料主要用来机械支持密封保护和散以及易加工等性能。、、一“」。’失电子元器件的热量随着计算机航空航天通常用的电子封装材料以及性能如表所示收稿日期

3、《洲〕一一一第卷第期修子扬,张强,武高辉,宋美慧,朱德志高体积分数电子封装用铝基复合材料性能研究盯合金的膨胀系数较小,并具有良好的焊接性复合材料。能,但是热导率低,且密度较大、、和使用照相机拍摄复合材一材料的热膨胀系数和热导率都较合适,但是密料金相显微组织,复合材料热膨胀系数在膨、一,,。一度较大可焊性差复合材料性能优异但胀仪上测量加热速率℃参照中是有剧毒,价格昂贵,限制了材料的应用。复的规定,根据联机测试的温度一伸长量曲线,对数据进、、、,一合材料由于其高导热可调的热膨胀系数低比重高行处理得到材料℃℃间的平均线膨胀系数比强等特性

4、而受到了研究者的青睐,但是难加工问题为了减小设备的系统误差,在相同的实验条件下,采极大地限制了它的广泛应用。可见,这些材料无法兼用氧化铝标样进行校准。热导率测试在型热导。,测试温度为。顾电子封装材料的综合性能要求率测试仪上进行℃力学性能采用三表常用的电子封装材料及其性能点弯曲试验测试,试样尺寸为,跨距,设备为万能电子拉伸密度热膨胀系数热导率材料,。一一·一℃,试验机压头位移速度为℃一装人刀一一一刀一一一一一一一最新发展起来的复合材料,因为铝硅之间有着良好的润湿性,在铸造过程中没有中间相化合物产生,所以复合材料能够较好地继承增强体和

5、基体的优良特性,而且其低膨胀、高导热、低密度和图挤压铸造装置示意图易加工等特性更受到了广大研究者的青睐同时随着新世纪科技的飞速发展,绿色工业与绿色材料的概念越来越受到人们的重视,由于和之间的固溶特实验结果及分析性,使得复合材料回收、再利用成为可能。为此,本文采用挤压铸造专利技术分别制备了复合材料金相组织照片是在照一、一和相机上拍摄的,如图所示。可以看出颗粒宏观二种高体积分数环保型复合材料。测试了上为带有棱角的不规则形状,复合材料的铸态组织均复合材料物理性能和力学性能,并对该材料在电子封匀、致密,没有明显的颗粒团聚和偏聚,也不存在微

6、。,装和热控器件中的应用进行了初步的探讨小的孔洞和明显的缺陷这对于电子封装用复合材料是很有利的,均匀致密的组织不但能提高复合材料的热导率,还能提高材料强度,利于提高材料尺寸稳定材料制备及实验方法性,增加材料使用寿命。复合材料是采用挤压铸造专利技术制高导热、低膨胀是优异的电子封装材料所必须具,。,,‘夕备装置原理示意图如图所示首先将一备的性能复合材料的热物理及力学性能测试定粒径大小和含量配比的颗粒装人模具,制成颗结果如表所示。可以看到,通过改变铝合金成分,于,粒体积分数分别为和的预制件℃与含量复合材料热膨胀系数可以调整到。,一·一’

7、,一一℃℃℃保温将铝液于℃浇铸迅速处于与陶瓷基片较好的匹配范,,。,加压至保温后脱模得到围内如果复合材料的热膨胀系数略大于陶瓷基片当第卷第期电士勺主丁长射作用,阻碍热传导的进行。本研究中使用的颗粒粒径较大,颗粒纯度高并减小了界面热阻的影响。因此,复合材料的热导率较高,大于··一,··一’’℃要优于℃合金及··一,’。合金℃但是较大的颗粒含有较多的层错等缺陷,易在低应力下脆图复合材料微观组织断,将影响复合材料弯曲强度。因此,实际应用中需一一。要综合考虑增强体的颗粒尺寸由于复合材料的密度一较低其比模量较高,是常用的封装材料或二者焊接后

8、从高温冷却到低温时,基片和芯片将处于合金的一倍。因此,本研究复合材料有助于改进略微的压应力状态,这将减少元件开裂的可能性,有封装结构的刚度设计,减小器件的尺寸和减轻器件的助于电子器件的实际应用在复合材料中,重量。同时器件厚度的减薄,还可以减小热阻,