【摘要】：在電子封裝材料中,Al-70Si合金因其具有可以與Si或者GaAs芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)、較高的熱導(dǎo)率、較低密度而備受關(guān)注。但是過高的Si含量會極大地降低材料力學(xué)性能,使其制備以及機(jī)械加工性能較差,無法進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。本課題主要探究在Al-50Si合金以及Al-60Si合金的基礎(chǔ)上,通過引入單質(zhì)W的形式,提升高硅鋁合金材料力學(xué)性能,來替代Al-70Si合金。本課題使用粉末冶金工藝研究了W對Al-Si合金性能的影響,發(fā)現(xiàn)Al-60Si-20W合金可以初步達(dá)到Al-70Si合金的性能。本論文分別探究了混粉時間、冷壓壓力、分級熱壓工藝、燒結(jié)溫度以及保溫時間對粉末冶金Al-60Si-20W合金組織與性能影響,得到了組織及性能良好的產(chǎn)品。在此工藝下,本課題利用OM、SEM、XRD以及EDS方法對Al-50Si-W合金以及Al-60Si-W合金進(jìn)行組織分析,并對不同成分材料的熱物理性能、力學(xué)性能以及機(jī)械加工與鍍涂性能進(jìn)行表征,研究了W含量對其熱物理性能以及力學(xué)性能變化規(guī)律的影響。研究結(jié)果表明,Al-60Si-20W合金在球料比5:1,轉(zhuǎn)速115r/min的條件下,混粉4h與8h后均可以制備組織均勻性較好的合金,平均抗拉強(qiáng)度分別為168.06MPa與156.10MPa。在冷壓時上沖頭比壓204MPa,下沖頭比壓300MPa與分級熱壓致密化條件下,Al-60Si-20W合金在750℃保溫0.5h后,材料力學(xué)性能最好,達(dá)到188.08MPa。在Al-Si-W合金中,材料熱膨脹系數(shù)與W含量呈線性負(fù)相關(guān),在50~150℃,Al-60Si-25W合金CTE值降到6.75×10-6K-1,室溫?zé)釋?dǎo)率與W含量呈線性正相關(guān),其中,Al-50Si-35W合金達(dá)到129W/(m·K),材料抗拉強(qiáng)度隨著W含量增加呈現(xiàn)逐漸增大趨勢,Al-60Si-20W合金達(dá)到168.6MPa,密度均小于3.6g/cm3。通過對比分析發(fā)現(xiàn),Al-60Si-20W合金因其優(yōu)異的力學(xué)性能與較好的熱物理性能,基本可以替代Al-70Si合金。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第 1 章 緒 論1.1 課題研究背景及意義自從 1947 年晶體管誕生以來，微電子技術(shù)經(jīng)過 70 年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)生了巨大的變革，其集成度也越來越高，正在向 8nm 邁進(jìn)，其產(chǎn)品在航天、航空以及軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于微電子技術(shù)的成熟與創(chuàng)新，集成電路朝著的小型化與微型化方向發(fā)展，單位體積材料發(fā)熱率急劇提高，，而芯片與其外部殼體對其內(nèi)部熱應(yīng)力的敏感程度越來越高，芯片與外部殼體熱物理性能匹配程度成為限制其發(fā)展的關(guān)鍵。通過熱沉工藝改進(jìn)方法解決芯片散熱問題已經(jīng)無法達(dá)到預(yù)期效果，目前使用的封裝材料由于熱物理性能或者制備成本等問題，難以滿足市場對電子封裝材料的需求。具有熱膨脹系數(shù)（CTE）與 GaAs 或 Si 等芯片材料相匹配，熱導(dǎo)率（TC）較高（>100W/m·K），組織分布均勻，機(jī)械加工性能好、密度較低、成本低、有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等優(yōu)勢的電子封裝材料[1-3]是現(xiàn)階

封裝及常用封裝材料元器件是電子工業(yè)的基石[12]。而電子封裝可以看作為將電子系統(tǒng)連接的紐帶，是一種將微元件再加工及組合構(gòu)成微系統(tǒng)技術(shù)。其主要作用是對微電子芯片或部件進(jìn)行保護(hù)、提供能電子部分和外部環(huán)境進(jìn)行電氣和機(jī)械的連接。封裝通常分為四個層級[13]，分別為零級封裝、一級封裝、二，如圖 1-2 所示。級封裝：主要是指芯片器件自身的相互連接；2）一級封裝裝材料保護(hù)固定在基板上的單芯片或者多芯片組件上，并通級封裝，主要是用多層連接基片將零級封裝或者一級封裝后固定成電子插件、電子部件或小整機(jī)。4）三級封裝，指的是，包括將二級組件的插板以及其他部件在母版上進(jìn)行組裝，運(yùn)行，系統(tǒng)龐大的電子芯片系統(tǒng)。三級封裝可以被看做是芯，是將各部分芯片元件整合，構(gòu)建組合成一個完整電子產(chǎn)品
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF125.22;TN04


本文編號：2681574