高硅铝合金电子封装材料研究进展

阐述电子封装材料的基本要求,论述高硅铝合金材料的研究概况及其性能特点,分析熔炼铸造、浸渗法、快速凝固/粉末冶金和喷射沉积制备方法的优缺点,并指出高硅铝合金电子封装材料的发展方向。     

喷射沉积高硅铝合金显微组织及形成机理

研究了喷射沉积Ａｌ－２０％Ｓｉ及Ａｌ－３０％Ｓｉ合金坯料的显微组织及形成机理。结果表明,两种合金的喷射沉积态组织为细小的团块状Ｓｉ均匀地分布于基体α上,没有共晶组织出现。形成该组织特征的机理是由于在沉积阶段凝固过程中合金发生了离异共晶,在雾化阶段大的冷却速度下形成的大量Ｓｉ相核心以及在沉积阶段相对较低的冷却速度为这一过程提供了动力学条件。通过自行设计的沉积阶段凝固的模拟实验,对这一机理进行了验证;     

喷射沉积高硅铝合金的半固态触变成形

研究了喷射沉积高硅铝合金在半固态触变成形过程中的规律。结果表明 :喷射沉积Al 2 0 %Si,Al 30 %Si,Al 30 %Si 2 %Ni,Al 30 %Si 2 %RE和Al 30 %Si 2 %Ni 2 %RE具有良好的半固态触变成形性能 ;半固态挤压压力比固态挤压压力明显降低 ,喷射沉积快速凝固形成的细小硅相 ,使其半固态浆料具有很好的流动性和充填性能 ,半固态组织中未熔α使半固态坏料具有良好的形状保持性。触变成形后微观组织更加均匀 ,致密度大幅度提高。     

粉末粒度对高硅铝合金显微组织及性能的影响

通过对快速凝固高硅铝合金粉末(Al-30%Si)进行真空包套热挤压,制备出高硅铝合金电子封装材料,研究了粉末粒度对高硅铝合金材料组织及性能的影响.利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、差热分析仪、TR-2热物性测试仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和物理性能.结果表明:原始粉末颗粒尺寸大小能显著影响材料热挤压后的显微组织和性能.原始粉末颗粒越细小,其硅相越细小、抗拉强度和致密度越高、气密性越好、热导率和热膨胀系数越低.     

半固态触变成形制备高硅铝基电子封装盒体的组织与性能

利用半固态触变成形工艺制备高硅铝电子封装盒体,分析盒体中Si相的分布特征.采用金相显微镜和扫描电镜观察盒体不同部位的显微组织,并测定其热物理性能及力学性能.结果表明,Al-25％Si(质量分数)合金在半固态触变成形中Si相和液相产生分离流动,液相从盒体中流出,Si相在盒体中聚集,其体积分数从盒体底面向四壁逐渐降低.盒体底面中心和四壁的热导率分别为107.6和131.5W/(m.K),热膨胀系数分别为7.9×10-6和10.6×10-6 K,抗弯强度由167MPa缓慢增加至180MPa.组织和性能呈现梯度变化.     

电子封装用diamond/Al复合材料研究进展

Diamond/Al复合材料作为第四代电子封装材料,具有高热导率、低热膨胀系数和低密度等优良性能,成为研究重点。论述diamond/Al复合材料研究概况,分析挤压铸造、浸渗法和放电等离子烧结制备方法的优点和缺点,讨论热导率和热膨胀系数等热物理性能的影响因素,并对其发展前景进行展望。     

喷射沉积耐热高硅铝合金Al-17Si-3Fe-4Ni-1Ce组织及性能的研究

在研究快速凝固高硅铝合金的组织特征和快速凝同工艺的基础上,对合金的成分进行了重新设计,加入了新的合金元素来提高合金的耐热性,并使用超音雾化和喷射沉积快速凝固技术制备了Al-17Si-3Fe-4Ni-1Ce合金粉末、沉积坯.而且还制作了沉积坯的挤压坯,采用XRD、SEM及TEM对合金的微观组织进行了观察和分析,采用差热分析法进行了相变分析,对合金沉积坯和挤压态在不同的温度下进行了加热,并分别比较了在不同温度下加热后的微观组织及硬度.此外还对铸态合金及快速凝固合金进行了耐磨性能比较试验.研究发现,喷射沉积工艺有效地细化了合金组织,使硅相和富铁相得以细化.Fe、Ni、Ce的加入,还有效地抑制了Si相的扩散及长大,同时,在合金中形成金属间化合物,因而提高了合金的耐热性,使合金的使用温度由原来的150℃提高到500℃,完全能满足需要.快速凝固制备的耐磨合金的耐磨性能远远好于铸态合金.     

喷射成形高硅铝合金及其在导电材料方面的应用

本文介绍了喷射成形技术的特点及在高硅铝合金中的应用潜力,综述了喷射成形制备高硅铝合金的制取方法及研究现状,扼要地总结了喷射成形高硅铝合金在导电材料方面的应用,最后提出了这一研究领域中存在的问题及发展前景。     

高硅铝合金汽车活塞半固态触变成形的试验研究

对采用喷射沉积获得的高硅铝合金半固态坯料进行了汽车活塞触变成形工艺的试验研究,获得了该合金触变成形的工艺参数,其中坯料的触变性、模具的设计结构、二次加热温度,压力控制是触变成形工艺的关键.并对触变成形后的材料进行了热处理优化试验和成形前后材料的微观组织进行了观察以及密度测定.     

喷射沉积高Si铝合金热挤压工艺的研究现状

综述了挤压温度、挤压比对喷射沉积高Si铝合金微观组织和力学性能的影响。比较了不同合金成分的高Si铝合金的力学性能。     

Property measurements on spray formed Si-Al alloys

A novel Si-Al alloy was prepared by spray forming process for electronic packaging. Property measurements on spray-formed Si-Al alloys after hot pressing were carried out. The results indicate that the alloys (Si-(30%-40%)Al) have advantageous physical and mechanical characteristics, including low coefficient of thermal expansion (6.9×10-6-8.7×10-6/K), high thermal conductivity (118-127 W/(m·K)), low density (2.421×103-2.465×103 kg/m3), high ultimate flexural strength (180-220 MPa) and Brinell hardness (162261). The alloys are easy to machine to tight tolerances using standard machine tools and they can be electroplated with gold finishes and soldered with Sn-Pb alloy without any difficulty.     

Al_2O_3陶瓷基片电子封装材料研究进展

总结微电子封装技术对封装基片材料性能的要求,介绍Al2O3的多晶转变和典型性能,讨论超细Al2O3粉体的3种制备方法:固相法、气相法和液相法;分析Al2O3陶瓷常用烧结助剂的基本作用和Al2O3陶瓷常用的6种烧结方法:常压烧结法、热压烧结法、热等静压烧结法、微波加热烧结法、微波等离子烧结法和放电等离子烧结法;指出Al2O3陶瓷基片的发展方向。     

金刚石/铜复合材料在电子封装材料领域的研究进展

金刚石/铜复合材料作为新型电子封装材料受到了广泛的关注。综述了金刚石/铜复合材料作为电子封装材料的国内外研究现状,介绍了金刚石/铜复合材料的制备工艺,并从材料科学的原理综述了该复合材料主要性能指标（热导率）的影响因素,同时对金刚石/铜复合材料的界面问题进行了分析,最后对金刚石/铜复合材料的未来应用进行了展望。     

高温电子封装无铅化的研究进展

为电子封装无铅化的全面实施对受RoHS指令暂时豁免的高铅钎料是个严峻挑战,发展高铅钎料替代品及新型无铅化工艺势在必行.本文介绍了Ag粉烧结和低温固液扩散2种无铅高温互连工艺,并对几种有潜力的元铅钎料进行了评速,包括Zn基和Bi-Ag系钎料、Bi基复合钎料和Au基钎料等.在此基础上,探讨了高温无铅钎料及高温无铅互连技术的发展趋势.     

Al-SiC powder preparation for electronic packaging aluminum composites by plasma spray processing

Powders of pure aluminum (Al) with 55 and 75 vol.% SiC particles were ball milled in a conventional rotating ball mill with stainless steel and ZrO₂ balls for 1–10 h. The morphology and microstructure of the milled powders have been observed and analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray (EDX). The milled powders were plasma sprayed onto a graphite substrate to obtain Al matrix composites with high SiC volume fraction. SiC particles in the milled powders existed in two forms; i.e., the combination of Al into composite powder and individual. Plastic Al particles were broken during ball milling, and fine Al particles can be coated onto the surface of SiC particles. Iron contamination in the milled powders occurred when stainless steel balls were used. The iron level can be effectively controlled by using ZrO₂ ball media. The milling efficiency by ZrO₂ balls is inferior to that by stainless steel balls. Longer milling time was required with ZrO₂ balls to achieve the same effect as obtained with stainless steel balls. SiC particles in the sprayed composites from the milled powders exhibited a reasonably uniform distribution and high volume fraction.     

高强韧共晶高熵合金的研究进展

共晶高熵合金具有高硬度、高耐腐蚀性、高耐磨性、极好的铸造性、优异的抗氧化性和磁性等诸多传统合金无法比拟的特点,是传统物理冶金领域对合金设计的一次突破,为新材料、新性能的探索开辟了新的平台.虽然目前已出现多种类型的共晶高熵合金,但对共晶高熵合金的性能和设计思路还缺乏宏观的认识.本文将综述近年来共晶高熵合金的设计方法:试验...     

电子封装微纳连接技术及失效行为研究进展

微纳连接技术是电子封装中的关键技术,近年来,随着电子产品逐渐小型化、轻量化的方向发展,各种先进的微纳连接层出不穷,但仍缺少系统的归纳及总结. 文中对引线键合技术,熔化微连接技术、软钎焊技术、纳米焊膏烧结技术、导电胶连接技术、表面活化键合技术及新兴的纳米连接技术等具有代表性的微纳连接技术进行了综述,并针对软钎焊焊点在热载荷、电载荷、机械载荷及多物理场耦合作用下微互连的失效行为研究进行了总结. 结果表明,未来的微纳连接技术将朝向互连尺寸更加微小,互连方法逐渐智能化,互连材料更加绿色,互连焊点更可靠的方向发展. 软钎焊互连焊点的失效行为分析也将逐渐从单一热场、电场载荷的研究拓展至热—电—力多物理场耦合载荷,与实际工况更加贴合,随着如同步辐射,三维X射线等先进表征技术的不断发展,失效行为及机制的研究也将更加精准.     

Metal-matrix composites for electronic packaging

A materials revolution is underway, and there are profound implications for electronic packaging materials. Composites, especially metal-matrix composites, are playing a key role, because of their unique and tailorable combinations of properties; light weight; and low-cost, net-shape fabrication potential.