铜基电子封装复合材料的回顾与展望

介绍了国内外铜基电子封装复合材料的性能、研究、生产现状以及存在的问题，同时展望了铜基电子封装材料的发展趋势。     

Al-50Si合金电子封装材料的热压法制备及性能表征

本文采用热压法制备了一种性能优良的Al-50Si合金电子封装材料。通过比较不同烧结工艺下烧结体的密度,获得了制备该合金的最佳烧结工艺:低温(460℃)压制压力100MPa、烧结温度800℃、烧结时间2h,热等静压工艺参数:温度540℃、压力200MPa,保温保压4h。对在最佳烧结工艺条件下,经过热等静压处理后的材料进行了性能表征,具体性能:相对密度达到99%,抗弯强度223MPa,硬度153HB,热膨胀系数在0～200℃达到9.3×10-6/K,热导率达到142W/(m.K)。     

轻质Si-Al电子封装材料制备工艺的研究

探讨采用传统粉末冶金方法制备轻质、高性能Si-50％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、高温和适当的时间烧结能够获得综合性能较好的Si-Al复合材料。     

热压法制备Si-Al电子封装材料及其性能

采用真空热压烧结方法 ,制备了性能优异的Si Al电子封装材料。其热导率高于 110W·m- 1 ·K- 1 ,热膨胀系数从 5～ 10 μm·K- 1 可调控 ,密度低于 2 .5g·cm- 3。真空热压方法通过外界压力来克服非润湿状态下的毛细阻力 ,达到硅颗粒均匀分布 ,铝相呈连续网络状包裹的理想复合形貌组织。在铝熔点以上温度点进行的液相烧结均满足封装性能要求 ,且热压时间短、压力低。实验结果表明 :热膨胀系数主要由硅含量确定 ,一定的临界压力值则是影响材料组织及性能的关键参数     

电子封装用粉末冶金材料

本文阐述了电子封装材料的基本要求与状况，对传统封装材料Al2O3、BeO、SiC的制备工艺、性能指标进行了介绍，着重分析了新型电子封装材料A1N、W／Cu、Mo／Cu、SiC／Al的性能特点和粉末冶金制备工艺的最新研究进展。     

微合金化对电子封装用高硅铝合金微观组织与性能的影响

采用快速凝固-粉末冶金法制备电子封装用高硅铝合金（Al-50 %Si）,研究添加单质Cu粉对微观组织、力学性能和热物理性能的影响.采用扫描电子显微电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等手段,分析Cu含量（0~2 %）对微观组织和相组成的影响,并建立与力学性能和热物理性能之间的关系.结果表明:当Cu含量不高于1 %时,高硅铝合金微观组织中Si相尺寸和形貌改变不明显;拉伸强度和抗弯强度均随着Cu含量增加而迅速上升,并在2 %Cu时达到极大值268.4 MPa和422.6 MPa,相对于合金化前提高44.9 %和46.7 %;Cu含量对合金热膨胀系数（CTE）的影响不明显,但是基体中细小的Al₂Cu相不利于导热性能（热导率下降7.5 %）.综上,电子封装用高硅铝合金中添加1 %Cu时,可以在基本保持原有组织和热物理性能的情况下,提高强度20 %以上.      

SPS方法制备铜/金刚石复合材料

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备出高体积分数的铜/金刚石复合材料,并对复合材料的致密度、热导率和热膨胀系数等进行了研究.结果表明,采用该方法制备的铜/金刚石复合材料微观组织均匀,致密度分布为94%~99%,最高热导率为305W·(m·K)^-1,热膨胀系数与常见电子半导体材料相匹配,能够满足电子封装材料的要求.     

电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料的制备

采用粉末注射成形制备SiC预成形坯和Al合金无压熔渗相结合的工艺,用单一粒度的粉末成功地制备出了致密度为98．7%的60% SiCp/Al高体积分数复合材料．SEM分析表明,所制备的复合材料增强体和基体分布均匀,组织致密,热膨胀系数在100℃到400℃范围内介于(7．10-7．75)×10^-6K^-1之间,室温热导率为170W·m^-1·K^-1,能够完全满足电子封装的技术要求．     

电子封装用CPC新型层状复合材料的研制

主要介绍了用轧制复合法制备CPC(Cu/Mo-30Cu/Cu)电子封装材料和用熔渗法制备其芯材Mo-30Cu的工艺。CPC电子封装材料是一种“三明治”结构的层状复合材料,芯材是Mo-30Cu,由70%(质量百分含量)的Mo和30%的Cu组成的“假合金”,双面履以纯铜。结果证明,该种复合金属材料主要有以下几个特点:(1)膨胀系数低且可调,可设计成与芯片、陶瓷基板的膨胀系数相近,从而避免热应力引起的封装失效;(2)导电、导热性能好(导热系数TC值可达265W/m.K);(3)材料强度与刚度足够的同时,保证其机械加工性能和可塑性较好。由于其优良的性能和较低的成本,CPC将是下一代的重要热沉材料,在半导体激光器、微波通讯、集成电路用散热底板、射频和汽车的电子系统等方面都有着广泛的应用前景,尤其是大功率电子器件的散热更是其优势所在。     

Si-Al电子封装材料粉末冶金制备工艺研究

采用粉末冶金液相烧结工艺制备了Si-50％Al（质量分数)电子封装材料。研究了压制压力、烧结工艺对材料微观组织及性能的影响。结果发现：低温烧结时，随压制压力增大，材料密度呈上升趋势，而高温烧结时，材料密度较高且变化不大；增大压制压力不仅提高了材料的致密度，而且改善了界面接触方式，在一定范围内使得材料热导率提高，但压制压力过大时，则会导致Si粉出现大量的微裂纹等缺陷，界面热阻急剧上升，从而降低热导性能；适当提高烧结温度和延长烧结时间可以提高材料的热导率。     

电子部件封装用无铅焊接材料的研究动态

介绍了无铅焊接材料的研究背景，并以发展前景良好的候选材料Sn-Ag，Sn-Bi，Sn-Zn系共晶合金为例，介绍了无铅焊接材料的研究现状和存在的问题。研究表明，Sn-3．5％Ag基合金具有良好的力学性能，但熔点偏高；Sn-58％Bi基合金的机械性能略差，并且熔点太低；Sn-8％Z。基合金虽然有合适的熔点，但润湿性差。本文还简略地介绍了由日本开发的材料设计系统以及在无铅材料开发中的作用，并指出该材料设计系统将是开发无铅焊接材料中不可缺少的工具。     

镀钛金刚石增强玻璃基复合材料的性能

现代电子封装迫切需要开发新型高导热陶瓷（玻璃）基复合材料.本文在对镀钛金刚石进行镀铜和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合情况,测定了复合材料的热导率和热膨胀系数.实验结果表明：复合材料微观组织均匀,Ti/金刚石界面是复合材料中结合最弱的界面,复合材料的热导率随着金刚石粒径和含量的增大而增加,而热膨胀系数随着金刚石含量的增加而降低.当金刚石粒径为100 μm、体积分数为70%时,复合材料热导率最高达到了40.2 W·m^-1·K^-1,热膨胀系数为3.3×10^-6K^-1,满足电子封装材料的要求.     

喷射成形硅铝电子封装材料的电镀及钎焊性能

喷射成形高硅铝合金材料因具有低热膨胀系数、高热导率和低密度等特性,而成为一种具有广阔应用前景的新型电子封装材料。然而,喷射成形硅铝系合金中硅含量很高,其焊接性能较差。采用镀金、钎焊的方法研究了喷射成形硅铝合金材料的电镀及焊接性能;用扫描电镜对镀层及钎焊层形貌进行观察,用能谱仪对镀层及焊接层进行成分线扫描分析。结果表明,喷射成形硅铝合金材料易于电镀,电镀后镀层致密、均匀,与基体之间结合良好;焊接之前对喷射成形硅铝合金进行电镀可改善其与焊料之间的润湿性,材料焊接性能得以显著改善,可满足电子技术行业对封装材料的焊接工艺性能要求。     

大型铝电解槽直接生产铝硅合金的研究

采用大型预焙铝电解槽电解二氧化硅生产铝硅合金母液,探讨了各项技术参数的控制与优化,并提出了切实可行的方案,最佳工艺条件为冰晶石分子比2.45,Al2O3与SiO2的质量分数分别为2.0%~2.5%和0.1%~0.5%,电解温度960℃。为铝电解槽电解金属氧化物生产铝基合金提供参考。     

伪半固态触变成形制备SiCp/Al电子封装材料的组织与性能

采用伪半固态触变成形工艺制备了40%、56%和63%三种不同SiC体积分数颗粒增强Al基电子封装材料,并借助光学显微镜和扫描电镜分析了材料中Al和SiC的形态分布及其断口形貌,测定了材料的密度、致密度、热导率、热膨胀系数、抗压强度和抗弯强度.结果表明,通过伪半固态触变成形工艺可制备出的不同SiC体积分数Al基电子封装材料,其致密度高,热膨胀系数可控,材料中Al基体相互连接构成网状,SiC颗粒均匀镶嵌分布于Al基体中.随着SiC颗粒体积分数的增加,电子封装材料密度和室温下的热导率稍有增加,热膨胀系数逐渐减小,室温下的抗压强度和抗弯强度逐渐增加.SiC/Al电子封装材料的断裂方式为SiC的脆性断裂,同时伴随着Al基体的韧性断裂.