杂萘联苯双马来酰亚胺封装基板材料的制备与性能

针对高精密度电子芯片对封装基板材料耐热性不断提出新的要求,合成了一种杂萘联苯双马来酰亚胺(DHPZBMI)和新型固化剂二烯丙基联苯二酚(DABP)来制备高耐热性封装基板材料。通过熔融共混的方式,使用DHPZBMI、DABP与苯并噁嗪(BOZ)改性商用N,N’-(4,4’-二苯基甲烷)双马来酰亚胺(BDM)树脂,并采用与玻璃纤维布热压的方式制备出复合材料。通过差示扫描量热分析和红外光谱研究了树脂体系的固化过程,同时,进行了流变性能、热性能、力学性能等测试。研究结果表明,体系有宽温域(>100℃)加工窗口,5%热失重温度(T5%)高于395℃,有良好的热稳定性。DHPZBMI的加入有效提高了树脂体系的耐热性,25%的DHPZBMI摩尔添加量使得树脂体系的玻璃化转变温度(Tg)提高了20℃,且随DHPZBMI的增加而升高,最高达288℃。复合材料的Tg也呈现出相同的趋势,BDDB/GF-1的Tg高达314℃。其复合材料弯曲强度最高为821 MPa,弯曲模量达41.2 GPa,介电损耗低至0.011,热膨胀系数低于45×10-6K-1,与铜箔的剥离强度达1.025 N/mm。整个体系具有良好的综合性能,在封装基板领域具有广阔的应用前景。

低温烧结无颗粒型银导电墨水的制备及其性能研究

导电墨水是柔性印制电子发展的关键,然而,目前导电墨水的烧结温度仍较高,限制了其在某些柔性基材上的使用。本文以乙酸银作为前驱体、氨水为络合剂、乙醇为助剂、甲酸为还原剂,制备了一种可低温烧结的无颗粒型银导电墨水。将该导电墨水滴涂到PET基材后于烘箱中进行烧结成银膜,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等测试设备对制备的导电墨水和薄膜进行表征。系统研究了还原剂甲酸以及助剂乙醇对导电墨水及薄膜的性能影响。结果表明,该导电墨水具备良好的稳定性,经过90℃低温烧结60 min,其电阻率为11.83μΩ·cm。通过调控墨水配方,银薄膜的粗糙度和均匀性得到显著改善,且薄膜具有良好的弯折性能。

压延率对无氧铜板高温退火的组织及性能影响

高导热AMB陶瓷基板的覆铜厚板性能直接影响基板的电性能和力学性能。通过对无氧铜原料板的加工、微观组织调整以及陶瓷与铜板的活性焊料复合,达到AMB陶瓷覆铜基板最优的组织状态和电学与力学性能。首先对无氧铜板原料进行450℃和650℃再结晶退火0.5 h处理,得到两种原始的铜板组织。其次,对原始铜板进行压延率为15%、30%、45%、60%、75%的压延和800℃/1 h的退火处理,研究了退火铜板的微观组织及力学性能和电学性能。结果表明:当压延率在15%~75%时,随着压延率增加,晶粒逐渐被拉长变成扁平状,再变成纤维状;硬度随着压延率增加逐渐增大,铜板的延伸率逐渐减小,抗拉强度在压延率为15%~60%时逐渐增大,压延率达到75%时出现了小幅度降低。当在800℃退火1 h后,铜板表面晶粒尺寸随着压延率的增加逐渐减小,晶粒分布更加均匀,其大小稳定在400~800μm之间。铜板在压延率为15%~60%时的抗拉强度基本保持不变;当压延率到达75%时,抗拉强度出现小幅度降低。铜板硬度随着压延率增加基本保持不变。当压延率从15%变为75%时,铜板的电阻率有小幅度上升。

0.94(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3))-0.06BaTiO_(3)掺杂铌酸钠基反铁电陶瓷的储能特性研究

利用Bi^(3+)、Ba^(2+)取代A位Na^(+),利用Ti^(4+)取代B位Nb^(5+),以增强NaNbO_(3)基陶瓷的弛豫特性,获得较低的剩余极化强度。同时,Bi^(3+)6s和O^(2-)2p之间的轨道杂化及高极化率的Ba^(2+)的引入有利于陶瓷获得高极化强度,提高其储能特性。在此基础上,设计了(1-x)NaNbO_(3)-x[0.94(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3))-0.06BaTiO_(3)](NN-x(BNT-BT),x=0.20,0.25,0.30,0.35)陶瓷体系,结合轧膜成型工艺,在1140~1160℃保温2 h制备出致密性良好的厚膜陶瓷样品。结果表明,随着BNT-BT掺杂量的增加,陶瓷的击穿强度明显提高。在外加电场为550 kV·cm^(-1)时,NN-0.35(BNT-BT)陶瓷的储能性能达到最优,储能密度和效率分别为6.7 J·cm^(-3)和79.67%。在外加电场为300 kV·cm^(-1)下,25~120℃温度范围内,NN-0.35(BNT-BT)陶瓷的储能密度和效率变化率分别为9%和7%;在10~500 Hz频率范围内,储能密度和效率变化率分别为3%和5%,表现出优异的温度和频率稳定性。此外,NN-0.35(BNT-BT)陶瓷兼具较高的功率密度(261.014 MW·cm^(-3))和较快的放电时间(19 ns),在脉冲电容器领域存在巨大的应用前景。

碳纤维/镍复合材料的制备与电磁屏蔽效能

以直接干燥处理后的细菌纤维素(BC)为原料,采用磁控溅射的方法在细菌纤维素表面镀磁性金属镍,得到纤维结构完整、表面镀层致密、以非晶态为主的复合(BC/Ni)纤维材料。然后将BC/Ni复合材料在1000℃下进行碳化,采用一系列手段对产物的晶体结构、形貌、粒径、磁性能及电磁参数进行表征。试验结果表明:1000℃碳化镀镍细菌纤维素在频率为0.1~18GHz之间的屏蔽效能随着频率的增加而增加。与碳化纯的细菌纤维素相比,电磁屏蔽效能有了显著提高。

LTCC生瓷带缺陷分析与改善对策

针对低温共烧陶瓷10~40μm生瓷带生产过程中遇到的缺陷问题,从材料、工艺等多个方面做了详细的分析与验证,确定了导致缺陷的根本原因。提出了通过优化材料形貌、调整浆料配方、控制流延工艺等措施,改善了生瓷带的生产缺陷。

面向高强极薄铜箔制造过程的多维度质量控制系统设计

高强极薄铜箔的制造过程具有工艺复杂、各阶段耦合性强、产品质量影响因素多等特点,面向制造过程的质量控制技术及相关质量控制系统将是实现其高效稳定生产的重要保证。针对现阶段铜箔制造企业在高强极薄铜箔制造工艺稳定性和质量控制方面相关技术和软件系统上的缺失,提出了一套多维度质量控制系统设计方案。通过对铜箔制造过程及其质量管控需求进行分析,建立了具有三层架构的系统框架,重点从产品质量控制、工艺质量智能保证及生产系统运行质量监测3个维度对各子系统的内涵及功能进行了设计,为实现高强极薄铜箔的高效稳定及智能化生产提供保证,并可供质量控制领域自主工业软件研发借鉴。

埋入式集成无源元件优化设计研究

在微波电路集成中,为了满足电路小型化的需求,通常使用埋入式电感等集成无源元件。但电感模型比较复杂,寄生参数较多,在版图设计当中难以一次性建立精准的模型。针对此问题,文中以埋入式集总参数功分器为例,基于ADS仿真软件,在添加可调的理想电感、电容后对功分器进行场路联合优化设计仿真。以功分器设计指标作为优化目标进行优化计算,得出可调的理想电感、电容值,再不断修改版图并循环优化。结果表明,可调的理想电感、电容数值逼近0,3次优化后工作频段9.5~9.9 GHz内的回波损耗S11低于-22 dB,满足-20 dB以下的性能指标,说明功分器的版图符合设计要求。

Cu_(2)Se热电忆阻器模拟计算与性能表征

忆阻器是一种可以通过改变电阻来储存信息或者进行计算的电路元件。但脉冲电路脉宽达到纳秒级较为困难,这限制了忆阻器改变电阻的速度。而脉冲激光器的脉宽很短,很容易达到纳秒级。Cu_(2)Se是典型的在梯度温场作用下空穴和Cu+同时参与定向迁移的热电材料,在无梯度温场时Cu^(+)迁移不可逆,并且热场或梯度温场是比电场、激光、氧化还原反应等所需能量低的能量转换形式,因此Cu_(2)Se有可能成为一种消耗能量更低的可用温差驱动的热电忆阻器材料。本工作模拟建立了用脉冲激光器照射Cu_(2)Se样品后在不同时刻厚度方向上的温度分布模型,根据其热电性能计算了不同位置的温差电势与电场强度,同时制备了Cu_(2)Se热电忆阻器并测定了其电学性质。实验结果表明,厚度为70μm、测试探针间距为1 mm的Cu_(2)Se样品从高阻态转变为低阻态时需要的重置电压为0.47 V,从低阻态转变为高阻态时需要的重置电压为0.40 V,其重置电场强度小于0.5 V/mm,证明了Cu_(2)Se热电材料不需要一个初始高电压来激发其忆阻器效应,给出了热电忆阻器的工作原理。计算结果,表明经脉冲激光作用后Cu_(2)Se样品在厚度方向上的电场强度(50~0.56 V/mm)均大于电阻转变所需要的电场强度(0.5 V/mm),在理论上证明了用激光照射Cu_(2)Se热电材料制作热电忆阻器件的可行性。

瞬态超高温MEMS石墨烯温度传感器设计

针对炮膛、航空发动机等设备对于超高温瞬态温度测量的需要,设计了一种量程达3000℃的瞬态石墨烯温度传感器,传感器由石墨烯敏感芯片、管帽、管壳三部分组成,利用管帽传热的同时进行热阻隔。使用ANSYS仿真软件对传感器管帽(传热膜片)厚度进行优化,并进行强度安全校核。结果表明:在脉宽10 ms、峰值3000℃的正弦温度冲击波作用下,管帽膜厚为2.7 mm时,该传感器可以发挥石墨烯最佳性能,且可以满足400 MPa的高强度。最后,利用仿真结果优化得到了外推对应关系。本论文设计的石墨烯MEMS温度传感器具有量程宽、针对性强、稳定性高等特点,可为石墨烯传感器应用于超高温瞬态测量领域提供可行性方案。

轻质高导热碳质材料研究进展

近年来,以高导热石墨(烯)材料为代表的高导热碳材料在电子设备热管理领域的应用成为研究热点,高导热的碳材料具有低密度、低热膨胀系数、高热导率、高强度、优异的耐高温性能以及抗化学腐蚀性等诸多优点,是高导热材料的主要研究方向之一。主要阐述了高导热碳材料的特点、研究进展。

Ga元素含量对305钎料组织及性能的影响

通过在Sn-3Ag-0.5Cu钎料中添加不同含量的Ga,并采用差示扫描量热法(DSC)、万能试验机测试方法配制合金材料的熔化特性曲线、力学性能、金相结构、焊接润湿扩展率等性质,研究Ga含量对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化过程、焊接润湿扩展性以及组织和力学性能方面的影响。结果表明,Sn-3Ag-0.5Cu钎料中加入Ga元素以后,随着Ga增加,钎料的熔点显著降低,熔程也逐渐增大;适量的Ga元素可以改善Sn-3Ag-0.5Cu钎料的润湿性能;当Ga元素的添加量质量分数达到0.5%时,Sn-3Ag-0.5Cu钎料的组织均匀,晶粒明显细化,钎料的力学性能最佳,但Ga元素含量进一步增加时,在晶界处析出黑色富Ga相,对钎料力学性能产生了不利影响。

烧结工艺对MLCC容量及微观结构的影响

研究了辊道炉(RHK)不同烧结工艺对高容MLCC产品容量分布的影响,发现温度偏高,会导致MLCC容量偏低的异常现象。通过扫描电镜分析了容量偏低样品及容量正常样品的致密性及Ni电极连续性,发现容量偏低样品致密性及连续性均较好。通过温度特性测试,发现容量偏低样品温度特性较好,进一步通过透射电镜测试,分析了样品的核壳结构,探明了MLCC容量偏低的微观机理,为生产过程中产品容量异常问题提供了有效的解决方案。

(Bi_(0.5)Li_(0.5))HfO_(3)掺杂铌酸银基反铁电陶瓷的储能特性研究

通过在AgNbO_(3)的A位引入7%(摩尔分数)的Sr2+(Ag_(0.86)Sr_(0.07)NbO_(3)),在降低了电滞ΔE的同时,将M_(2)-M_(3)相变调节至室温附近。在此基础上,结合轧膜成型工艺,设计了(1-x)Ag_(0.86)Sr_(0.07)NbO_(3)-x(Bi_(0.5)Li_(0.5))HfO_(3)(ASN-100xBLH,x=0.00~0.12)体系,在1050~1140℃氧气氛下保温2 h制备出致密性良好的厚膜陶瓷样品。结果表明,随着BLH掺杂浓度的增加,ASN-100xBLH陶瓷的击穿场强与储能特性均有不同程度的提升。在460 kV·cm^(-1)电场下,ASN-11BLH的储能性能达到最优,储能密度和储能效率分别为4.6 J·cm^(-3)和90.0%。此外,ASN-11BLH陶瓷表现出较好的温度稳定性和频率稳定性。在300 kV·cm-1电场下,25~120℃的温度范围内,储能密度和储能效率的变化率分别为9.4%和9.8%;10~500 Hz频率范围内,储能密度和储能效率的变化率分别为1.9%和1.2%。

新型无铅焊料合金Sn-Zn-Ga的研究

以 Sn-Zn 合金为母合金,添加 Ga 元素,得到了新型的无铅焊料合金。测量了其熔点、硬度、剪切强度和可焊性等性能。研究发现,Ga 元素的添加使焊料的熔点降低,熔程增大。焊料的硬度和剪切强度有所降低。焊料的铺展率增大,浸润角减小,提高了焊料的可焊性。通过实验研究确定了具有较好综合性能的焊料的成分范围。

微晶玻璃及其在电子元件中的应用

综述了典型微晶玻璃的组成及相应的主晶相, 制备方法和主要性能,包括力学、热学和电学性能;简单介绍了微晶玻璃在电子元件中的三类典型应用,即作为电子封接材料,厚膜电路用基片材料和硬盘用基板材料。

新型无铅焊料Sn-Ag-Cu-Cr-X的性能研究

传统的SnPb钎料由于Pb的毒性即将被禁止在微电子连接上使用,加上现在集成电路小型化、微型化以及高密度化的趋势;对所要开发的无铅钎料性能要求愈来愈高。以Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料为母合金,添加了不同含量的合金元素Cr以及微量的合金元素Al或P,得到了一种新的Sn-3.0Ag-0.5Cu-Cr-P,测得熔点在217℃左右,抗拉强度达46 MPa,电导率在8.2(106S.m-1)以上,并具有很好的抗氧化性能。

微量元素对Sn-0.7Cu无铅钎料抗氧化性能的影响

以Sn-0．7Cu系无铅钎料合金为基础，添加微量的P、Ge、Ga、RE元素，进行了280℃大气环境下氧化试验，通过对含有不同微量元素的无铅钎料表面氧化状况的对比及分析，研究了不同微量元素对Sn-0．7Cu无铅钎料抗氧化性能的影响。发现当P和Ga同时添加时，得到Sn-0．7Cu-（0．001～0．1）P-（0．0001～0．1）Ga无铅钎料的抗氧化性能高于Sn-0．7Cu．（0．001～0．1）P和Sn-0．7Cu-（0．0001～0．1）Ga的抗氧化性能。

合金元素对Sn-Zn基无铅钎料高温抗氧化性的影响

研究了不同微量合金元素对Sn-Zn基无铅钎料高温抗氧化性的影响。钎料在液态下的表面颜色变化以及热重分析表明,Al、Cr能明显改善Sn-Zn基钎料的抗氧化性能。通过俄歇能谱深度剖析和X射线衍射分析探讨了合金元素的抗氧化机理:Al和Cr在钎料表面或亚表面富集,形成阻挡层,抑制了钎料的氧化。比较了合金元素对Sn-Zn基钎料润湿性能的影响,结果表明Al的加入不利于钎料的铺展。通过实验得出结论:Cr是一种比Al更具有吸引力的Sn-Zn基钎料的高温抗氧化合金元素。

合金纯度对BGA焊锡球成型的影响

采用气体净化法与熔体过滤法对Sn3.0Ag0.5Cu合金进行纯化处理,以纯化前后合金为原料制备焊锡球,研究合金纯度对BGA焊锡球成型良率及成型质量的影响。结果表明,合金纯度的提高有利于大幅度改善焊锡球成型良率与成型质量,而采用气体净化法能有效去除合金中杂质,提高合金纯度。