高体积分数SiC颗粒增强铝基电子封装复合材料的制备工艺及组织性能研究

论文摘要

高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料具有低热膨胀系数、高热导率、低密度等优异性能,在电子封装用领域得到广泛应用。为了能够使Al/SiC复合材料更好地与电子元件相匹配,其制备工艺成为目前该领域的研究热点。本论文以电子封装为背景,全面剖析了高体积分数SiC颗粒增强铝基电子封装用复合材料的制备工艺。通过对文献中多种工艺的分析,综合判断认为若不计成本,挤压铸造、搅拌铸造及无压浸渗均可作为Al/SiC复合材料工业化生产的制备工艺,但综合工艺成本,无压浸渗工艺为制备符合电子封装用材料性能指标要求的高体积分数Al/SiC复合材料的最佳工艺,但仍需改进。并结合文献中对所研究材料的微观组织形态和低膨胀系数、高热导率、高强度等性能要求,认为后续研发生产该合金时应将其微观组织形态控制为SiC大小分布均匀、无团聚及孔洞等缺陷以及基体与SiC颗粒界面结合致密。本论文最终通过扫描电镜（SEM）、X射线（XRD）和透射电镜（TEM）三种表征手段对国际上性能较好的实际Al/SiC复合材料样品进行了研究分析。通过XRD衍射分析得知Al/SiC复合材料样品基体为Al-Si合金,增强相为SiC；通过金相分析得知Al/SiC复合材料样品中SiC颗粒有两种尺寸,粒度大约分别为90-100μm和10μm,在基体中分布均匀；通过扫描电镜断口形貌观察得知SiC颗粒与基体结合良好、SiC颗粒脆性解理断裂、基体合金呈韧窝状韧性断裂,这些组织特征也是后续研发生产时用来对比参考的标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电子封装
• 1.2.1 电子封装的定义
• 1.2.2 电子封装技术现状
• 1.2.3 电子封装的发展趋势
• 1.3 电子封装材料
• 1.3.1 电子封装材料的特点
• 1.3.2 传统电子封装材料
• 1.3.3 新型电子封装材料
• 1.4 高体积分数SiC颗粒增强铝基电子封装材料
• 1.4.1 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的性能优势与用途
• 1.4.2 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的研究现状
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 高体积分数SiC颗粒增强铝基电子封装复合材料的成分组织与性能要求
• 2.1 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的典型合金成分
• 2.1.1 基体金属Al及Al合金成分性能特点
• 2.1.2 SiC增强颗粒配比及性能特点
• 2.2 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的使用性能指标
• 2.2.1 热膨胀性能
• 2.2.2 热导性能
• 2.2.3 力学性能
• 2.3 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的微观组织结构
• 2.3.1 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的界面与成分分析
• 2.3.2 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的结构组织
• 2.4 本章小结
• 第三章 高体积分数SiC颗粒增强铝基电子封装复合材料的制备工艺研究
• 3.1 引言
• 3.2 固相工艺
• 3.2.1 粉末冶金工艺
• 3.2.2 热等静压工艺
• 3.3 液相工艺
• 3.3.1 预制件的制备工艺
• 3.3.2 挤压铸造工艺
• 3.3.3 真空压力浸渗工艺
• 3.3.4 无压浸渗工艺
• 3.3.5 液态金属搅拌铸造工艺
• 3.3.6 离心铸造浸渗工艺
• 3.4 共喷沉积工艺
• 3.5 本章小结
• 第四章 高体积分数SiC颗粒增强铝基电子封装复合材料样品的微观组织与断裂分析
• 4.1 引言
• 4.2 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料样品成分及微观组织
• 4.2.1 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料样品的X射线衍射分析
• 4.2.2 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料样品的金相分析
• 4.3 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料样品的Al/SiC界面及断裂方式
• 4.3.1 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料样品的Al/SiC界面
• 4.3.2 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料样品的断裂方式
• 4.4 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料样品的制备工艺
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文研究工作总结与讨论
• 5.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢