增强体含量对Sip/LD11复合材料热物理性能影响

为研究增强体含量对电子封装用Si颗粒增强铝基复合材料热物理性能的影响,采用挤压铸造法制备了以高纯Si粉为增强体,LD11铝合金为基体,体积分数分别为55%、60%和65%的3种复合材料.利用金相显微镜、热膨胀分析仪、热导率测试仪等多种手段对复合材料的微观组织及热物理性能进行了研究,并对试验结果进行数值模拟.显微组织观察表明,复合材料的铸态组织均匀、致密.通过改变复合材料增强体的含量,复合材料的热膨胀系数介于(8.1～12)×10-6/℃之间可调,热导率大于87.7 W/m·℃,满足电子封装用材料的要求.Sip/LD11复合材料的热膨胀系数介于Rom模型和Turner模型之间,Kerner模型能够更好地预测Sip/LD11复合材料的热膨胀系数.热导率计算结果均大于测试值.     

电子封装用SiCp/Al复合材料的组织与性能

本文选用粒径为20μm和60μm的SiC混合颗粒,采用挤压铸造方法制备了体积分数为70%的SiCp/LD11(Al-12%Si)复合材料.材料组织致密,颗粒分布均匀.复合材料具有低膨胀、高导热的特性和十分优异的力学性能,并且可以通过退火处理进一步降低其热膨胀系数.采用化学镀方法,在复合材料表面涂覆镍层,以其做为底座的二极管满足器件的可靠性测试要求.     

电子封装用SiCp/6063复合材料的制备与性能研究

目的研究体积分数与热处理工艺对Si Cp/6063复合材料热物理性能的影响规律,制备一种提高电子封装热管理能力的铝基复合材料。方法采用挤压铸造法制备体积分数分别为55%,60%,65%的Si Cp/6063复合材料,对不同体积分数的铝基复合材料分别进行热处理,比较复合材料在压铸态、退火态和T6时效处理态的性能差异。结果碳化硅颗粒均匀地分布在铝基体中,碳化硅和铝的结合良好,组织致密,没有微小的空洞和明显的缺陷。Si Cp/6063复合材料在20~50℃的温度区间内,其平均热膨胀系数约在10×10-6~13×10-6℃-1,导热系数为200~220 W/(m·K),已经基本满足电子封装基板材料的性能要求。结论随着温度的升高,复合材料的热膨胀系数呈先增加后短暂回落再增加的趋势;复合材料的热膨胀系数随着增强体体积分数的增加而减小;退火处理后Si Cp/6063复合材料的热导率明显增加。     

新型电子封装用金刚石/金属复合材料的组织性能与应用

随着微电子技术的高速发展,金刚石/金属复合材料作为新一代的电子封装材料受到了广泛的重视,它与传统的电子封装材料相比,具有更优异的性能,是未来封装、热沉材料最有潜力的发展方向之一.对金刚石/金属复合材料的性能、制备工艺及应用发展进行了综述,并提出了未来的研究开发方向.     

SiCp/Al电子封装复合材料的现状和发展

随着微电子技术的高速发展，SiCp/Al作为新型的电子封装材料受到了广泛的重视。根据近年来报导的有关资料，对SiCp/Al电子封装复合材料的性能、制备工艺及应用发展进行了综述，并指出了未来的研究方向。     

Sip/Al复合材料导电性能研究及理论计算

摘要：采用挤压铸造专利技术制备了电子封装用Sip/LG5、Sip/LD11、Sip/Al-Si2O,3种可回收再利用的、高体积分数环保型复合材料，探讨了Sip/Al复合材料导电性能的影响因素，并采用理论模型对复合材料电导率进行了理论计算。结果表明，Sip/Al复合材料导电率可达4．42MS/m；Si-A1界面平直、干净、没有反应物产生；基体合金相同时，复合材料的电导率随着增强体颗粒含量增加而下降；颗粒含量相同时，电导率随着基体中合金元素量增加而下降；颗粒大小对电导率影响不明显；复合材料经过退火处理后电导率有所升高。与复合材料电导率的实测值相比较，P.G模型的计算结果和测量值比较接近。     

新型硅基铝金属高性能电子封装复合材料研究

微电子集成技术的快速发展对封装材料提出了更高的要求.在传统封装材料已不能满足现代技术发展需要的情况下,新型硅基铝金属复合材料脱颖而出,以其优异的综合性能成为备受关注的焦点.高体积分数硅基体带来的低热膨胀系数能很好地与芯片相匹配,连通分布的金属(铝)确保了复合材料的高导热、散热性,两者的低密度又保证了复合材料的轻质,尤其适用于高新技术领域.重点探讨了硅基铝金属铝复合材料的主要制备技术及其组织性能机理,并对其未来发展作出展望.     

真空压渗铸造铝基电子封装复合材料研究

叙述了真空反压渗透铸造法制铝基电子封装复合材料的过程：测试了ＳｉＣｐ，镀铜碳短纤维，Ｐ１３０石墨短纤维，Ａｌ２Ｏ３短纤维，石墨磷片，石墨颗粒增强铝硅铸造合金复合材料的密度，孔积率和增强体的体积分数；给出了每种复合材料的金相照片，分析了不同增强体，预制件制造方法和混杂增强对铝基复合材料的体积分数，孔积率等方面的影响。     

电子封装SiCp/356Al复合材料制备及热膨胀性能

采用无压渗透法制备了SiCp／356Al复合材抖．用SEM和XRD对复合材料组织形貌和物相进行了研究，测定了复合材料在50-400℃温度区间的热膨胀系数。分析了复合材料热膨胀性能的影响因素。结果表明SiCp／356Al复合材料中SiC颗粒分布均匀，无明显新相形成，复合材料的热膨胀系数比基体合金的热膨胀系数显著降低，复合材料热应力引起热膨胀性能的变化随温度的不同而不同。     

高体分比SiCp/Al复合材料的近净成形技术

高体积分数SiCp/Al复合材料具有优异的热物理性能,且密度较低,是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度,使得该材料很难通过二次机械加工成所需要的形状,严重制约了该材料的应用。采用粉末注射成形-无压熔渗工艺成功实现了高体积分数SiCp/Al复合材料的近净成形。采用该工艺所制备的复合材料的致密度高于99%,可实现热膨胀系数在(5~7)×10-6K-1范围内进行调节,材料的热导率高于185 W/(m.K),抗弯强度高于370 MPa,气密性可达10-11Pa.m3.s-1,各项指标均可以满足电子封装对材料的性能要求,另外为了实现SiCp/Al复合材料与其他材料的封接,项目成功开发了一种Al-Si-Cu系焊料,封接后器件的各项性能指标尤其是气密性也均能满足使用要求。     

放电等离子烧结制备高导热SiC_P/Al电子封装材料

为了满足电子封装材料越来越高的性能要求,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了SiCP/Al复合材料。研究了烧结温度和保温时间等工艺条件对SiCP/Al复合材料组织形貌和性能的影响。结果表明:采用SPS烧结,温度为700℃、保温时间为5 min时,所制备的70 vol%SiCP/Al复合材料热导率达到195.5 W(m.K)-1,与传统15%W-Cu合金相当,是Kovar合金的10倍,但密度小,仅为3.0 g.cm-3;其热膨胀系数为6.8×10-6K-1,与基板材料热膨胀系数接近;抗弯强度为410 MPa,抗拉强度为190 MPa,达到了电子封装材料对热学性能和力学性能的要求。     

Magnetic nanoparticle-based solder composites for electronic packaging applications

Sn–Ag–Cu (SAC) alloys are regarded as the most promising alternative for traditional Pb–Sn solders used in electronic packaging applications. However, the higher reflow temperature requirement, possible intermetallic formation, and reliability issues of SAC alloys generate several key challenges for successful adoption of Pb-free solder for next generation electronic packaging needs. Localized heating in interconnects can alleviate thermal stresses by preventing subjection of entire package to the higher reflow temperatures associated with the SAC solders. It had been demonstrated that SAC solder–FeCo magnetic nanoparticles (MNPs) composite paste can be reflowed locally with AC magnetic fields, enabling interconnect formation in area array packages while minimizing eddy current heating in the printed circuit board.Solder/magnetic nanocomposite pastes with varying MNP concentration were reflowed using AC magnetic fields. Differential scanning calorimetry results show a reduced undercooling of the composite pastes with the addition of MNPs. TEM results show that the FeCo MNPs are distributed in Sn matrix of the reflowed solder composites. Optical and SEM micrographs show a decrease in Sn dendrite regions as well as smaller and more homogeneous dispersed Ag₃Sn with the addition of MNPs. The MNPs promote Sn solidification by providing more heterogeneous nucleation sites at relatively low undercoolings. The mechanical properties were measured by nanoindentation. The modulus, hardness, and creep resistance, increase with the MNP concentration. The enhanced mechanical properties are attributed to grain boundary and dispersion strengthening.The reflow of solder composites have been modeled based on eddy current power loss in the substrate and magnetic power losses in the solder bumps. Induction reflow of pure solder bumps (<300 μm) in an area array package using 500 Oe magnetic field at 300 kHz requires excessive eddy current power loss in the substrate, resulting in extreme temperatures that lead to blistering and delamination of the substrate. Solder–MNP composites with modest MNP loading showed temperature increases sufficient to achieve solder reflow when subjected to the same AC magnetic fields. Thermomechanical behavior of a solder joint was also modeled under cyclic temperature variations. The stress and strain are highly localized at the interface between solder and substrate. Plastic work accumulated per cycle can be used for lifetime prediction.In this article we review lead-containing and lead-free solder systems, and the electronic packaging technologies pertinent to soldering process. Recent research on the effects of MNPs on localized heating, microstructure evolution, mechanical properties, and thermomechanical reliability are summarized.     

喷射沉积硅铝电子封装材料的组织与性能

采用喷射沉积技术制备了电子封装材料70%Si-Al合金板材,制备的合金具有细小均匀的组织结构,各向同性,Si相粒子分布弥散.分析表明合金具有和半导体材料接近的热膨胀系数(7×10-6～8×10-6/℃)、优良的导热性能(＞100W/m·K),实验表明合金具有较好的机械加工性能,可以用普通的刀具进行加工,初步研究了热等静压在合金制备中的应用.     

石墨表面镀Si对石墨/Al复合材料热物理性能的影响

研究了石墨粒径及表面镀Si处理对石墨/Al复合材料热物理性能的影响。结果表明:在盐浴过程中石墨表面形成了SiC层,这不仅增强了石墨-Si/Al复合材料的界面结合力,而且抑制了Al4C3相的产生。随着石墨鳞片体积分数从50%增加到70%,复合材料X-Y方向的热导率从492 W/(m·K)增加到654 W/(m·K),而且体积分数为50%的镀Si石墨/Al复合材料抗弯强度达到了81 MPa,相比未镀覆的提高了53%,是理想的定向导热电子封装材料。随着石墨粒径从500μm减小到150μm,石墨-Si/Al复合材料X-Y面方向的热导率由654 W/(m·K)降低到445 W/(m·K),但Z方向的热导率和复合材料抗弯强度变化不明显。     

镀Ti金刚石/Al复合材料的热性能

通过盐浴镀方法实现金刚石表面镀Ti,并采用模压铸造方法制备镀Ti金刚石/Al复合材料。研究镀层对复合材料微观结构和热性能的影响。结果表明金刚石表面镀Ti改善了复合材料的界面结合,降低界面热阻,从而提高了复合材料的热性能,包括降低热膨胀系数,提高复合材料的热导率。采用850℃盐浴镀Ti,镀覆时间180min得到的镀Ti金刚石/Al复合材料热导率高达488W/(m.K),在温度范围50～300℃之间,其平均热膨胀系数为9×10-6/K。     

CNTs/Mg-9Al复合材料微观组织、力学及导热性能EI北大核心

研究了CNTs的加入对Mg-9Al镁基复合材料时效行为的影响,探讨了时效处理过程中微观组织、力学性能及导热性能的演变规律。结果表明:添加的CNTs增大了基体合金中铝元素的固溶度,并在时效过程中限制晶界的迁移,在二者共同作用下,促进基体中连续β-Mg_(17)Al_(12)相的析出,且随着CNTs含量的增加,连续析出的比例增大;与基体呈共格关系的杆状连续析出相能够有效地阻碍位错运动,提高复合材料的力学性能,其中峰时效态0.4CNTs/Mg-9Al复合材料的屈服强度、抗拉强度、热扩散系数和热导率分别为275 MPa,369 MPa,34.5 mm^(2)/s和68.4 W/(m·K),相较于时效前Mg-9Al合金分别提升了17%,23%,43%和45%。