电子封装材料高体积分数SiC/Al制备和性能

采用无压熔渗法制备了用于特种电子封装的高体积分数SiC增强Al复合材料。复合材料中SiC含量高于60vol.%,SiC陶瓷相均匀分布于Al合金基体中.增强相和合金基体局部形成双连通结构,保证SiC/Al复合材料有低膨胀系数和高热导;复合材料力学性能优良,韧度优于传统陶瓷封装材料。高体分SiC/Al和半导体材料热匹配良好,综合性能优异,满足特种高可靠性电子系统封装材料使用要求。

真空变压力浸渗法制备高体积分数SiC_p/Al复合材料

采用真空变压力浸渗法制备高体积分数SiCp／Al复合材料。结果表明，真空变压力浸渗法具有良好的渗流和凝固条件，避免了气体和夹杂物的裹入等问题；在压力为0．6MPa、保压时间为15min和温度为1073K的条件下，成功渗透了振实堆积的单一尺寸SiCp多孔体的最小粒径为17μm；而32μm的SiCp多孔体浸渗后的复合材料中SiCp体积分数达到了60％。在0．4～0．6MPa和1073K的条件下浸渗15min，可渗透的最小SiCp粒径达到了10μm，其体积分数为56％。经OM、SEM、XRD分析表明，铝液渗透均匀，内部组织致密，无明显的孔洞及夹杂等铸造缺陷，界面无脆性Al4C3相生成。

磨削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形成机制

针对高体积分数SiCp/Al复合材料精密加工问题,研究了磨削加工高体积分数SiCp/Al复合材料表面形貌的形成机制.使用金刚石砂轮在干式和湿式两种磨削条件下对高体积分数SiCp/Al复合材料进行磨削实验研究,通过表面粗糙度仪对表面粗糙度进行测量,运用扫描电镜对磨削加工的表面形貌进行观测研究.结果表明:该材料磨削表面的主要缺陷为SiC颗粒拔出、破碎、压入和Al基体的涂敷等,SiC颗粒的破碎和脱落是磨削加工该材料表面形成的主要机制.两种磨削条件下工件进给速度对表面粗糙度的影响比磨削深度更显著,湿式磨削无论是在工件已加工表面形貌和微观结构还是表面粗糙度上都好于干式磨削.

高体积分数SiCP／Al复合材料的细观结构设计及性能研究

根据细观结构设计理论,采用高压制粒-低压浸渗方法制备了铝颗粒增韧的SiCP-Al/Al复合材料(SiC在SiCP-Al团聚颗粒中的体积分数为62%,其总体积分数则为55%),并研究了其硬度、强度及韧性等机械性能。结果表明,SiCP-Al/Al复合材料与普通55%SiCP/Al复合材料相比,断裂韧性略有提高,硬度提高50%左右;与普通62%SiCP/Al复合材料相比,韧性提高33.7%。

高体积分数SiCp/Al复合材料高速铣削力影响因素研究

通过PCD刀具高速铣削高体积分数SiCp/Al复合材料试验,研究了铣削速度、进给量、铣削深度和铣削宽度对三向铣削分力的影响,并进行了SiCp/Al复合材料基体材料的铣削力对比。研究结果表明,进给量和铣削深度对三向铣削分力的影响较大,而铣削速度和铣削宽度对三向铣削分力的影响较小,并且SiC颗粒增加了材料的强度,使三向铣削分力数值增大。在只考虑控制铣削力大小的情况下应选取适中的铣削参数,如铣削速度、较大的铣削宽度和较小的进给量及铣削深度。

YT类硬质合金金刚石涂层成形刀具对高体积分数SiC_P/Al复合材料的铣削特性研究

采用热丝化学气相沉积法在B212型YT15硬质合金成形铣刀片上制备了微米级金刚石涂层,并以65%SiC颗粒增强铝基复合材料为试件材料进行铣削试验。通过与未涂层硬质合金铣刀进行对比,评价了金刚石涂层硬质合金成形铣刀的涂层效果。结果表明：在相同的切削参数下,金刚石涂层硬质合金刀具各种铣削力比未涂层硬质合金刀具的降低50%-65%;所涂覆金刚石薄膜在铣削过程中具有良好的膜-基附着强度,且经酸碱预处理的涂层硬质合金刀具较适合于高体积分数SiCP/Al复合材料的粗加工,醇碱预处理的涂层硬质合金刀具较适合于其半精加工;涂层硬质合金刀具持续加工的工件表面质量优于未涂层硬质合金刀具所加工,且所铣槽的成形精度较未涂层硬质合金刀具所铣槽提高约30%。

高体积分数SiC_P/Al复合材料固溶处理工艺研究

采用金相分析、维氏硬度测定、拉伸试验以及扫描电镜观察等研究手段研究了固溶热处理工艺对高体积分数SiCP/Al复合材料的力学性能、拉伸曲线和断口组织的影响。结果表明:当固溶温度为528℃时,材料的强度和韧性都处于最佳状态,其缺口抗弯力位移曲线在较高应力下出现平台,说明可通过优化固溶处理参数,提高材料的强度及韧性,降低材料的瞬时破坏性断裂倾向。

高体积分数SiCp/Al复合材料的研究现状

从高体积分数SiCp/Al复合材料的制备工艺、性能和应用等方面综述了其国内外研究现状,并指出其今后研究亟待突破的重点与难点。

高体积分数SiC_p/Al复合材料小孔钻削的试验研究

碳化硅颗粒增强铝基(SiC p/Al)复合材料由于其优异的物理机械性能,在航空航天、汽车和电子封装等行业具有巨大的应用潜力。但SiC p/Al复合材料可切削加工性差,切削时刀具磨损剧烈,加工表面质量难以满足生产要求,其推广应用受到了极大的限制。随着SiC p/Al复合材料在高速车削、高速铣削、窄槽铣削等方面不断获得技术突破,小直径孔的钻削和螺纹加工技术成为产品研制和生产中的瓶颈。针对高体积分数SiC p/Al复合材料2mm直径小孔钻削开展试验研究,采用金刚石涂层硬质合金钻头和啄钻工艺方法,研究钻削力、刀具磨损和钻孔质量,对比了干湿两种啄钻方法对钻削工艺的影响。

高体积分数SiC_p/Al复合材料表面粉化的原因

在850℃下,分别用纯铝熔体或硅质量分数为5%,12.5%,20%的铝硅合金熔体浸渗反应烧结碳化硅(RBSiC)坯体,获得硅含量不同的高体积分数SiC_p/Al复合材料;该复合材料在空气中长时间放置后表面粉化,采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线能谱仪等分析了复合材料及其粉化后粉末的组织形貌及成分,并分析其粉化原因。结果表明:在空气中静置两个月后,硅含量低的复合材料(原料中硅质量分数为0,5%)表面形成大量粉末,硅含量高的复合材料表面则不会粉化,粉末主要为棒状和片状Al(OH)_3;复合材料制备过程中由于硅含量不足产生了碳化铝,碳化铝在空气中水解导致粉化。

高体积分数SiC_P/Al复合材料断裂性能及其机理研究

对高体积分数SiCP/Al复合材料的硬度、抗拉强度及断裂韧性进行了实验研究。结果表明,随SiC颗粒体积分数的增加,该复合材料的维氏硬度为单调增大;而抗拉强度和断裂韧性均呈先升后降的变化规律,并在体积分数为55%时达到最大值。

高体积分数SiCp/Al复合材料浸锌前处理化学镀镍层的沉积行为

高体积分数SiCp/Al复合材料在电子封装领域被广泛应用。以浸锌前处理工艺在高体积分数SiCp/Al复合材料表面制备化学镀镍层。采用扫描电镜及能谱(EDS)对镀层的生长行为进行研究。结果表明:基体表面化学镀镍层初始沉积优先发生在Al相表面;SiC颗粒表面镀层主要源于Al相上化学镀镍层的二维方向生长;Al相周围小尺寸SiC颗粒90 s内被镀层覆盖,而大尺寸SiC颗粒表面40 min后被镀层完全覆盖;镀层具有优异的结合强度,主要是由于Al相及小尺寸SiC颗粒区域镀层与基体的机械咬合,以及大尺寸SiC颗粒上初始沉积镀层低的内应力。

SiC体积分数和热处理对SiC/2024Al复合材料性能的影响

采用直接电热粉末半固态触变成形法制备Si C不同体积分数(10vol%、20vol%、30vol%、40vol%)的Si C/2024Al复合材料。利用扫描电镜观察复合材料的微观组织,通过检测其物理性能和力学性能,获得Si C体积含量和热处理对Si C/2024Al复合材料组织与性能的影响规律。结果显示:随着Si C体积含量的增大,复合材料的组织出现了程度不一的Si C颗粒团聚,使材料的致密度下降;经过T6热处理后,Si C/2024Al复合材料抗拉强度在20vol%时达到最大值(505 MPa),比完全退火态提高了68.3%;布氏硬度在40vol%达到最大值(244 HB),比完全退火态提高了41.0%。

碳化硅体积分数对SiC_P/6061Al复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备SiC体积分数分别为5%、15%和25%的SiCP/6061Al复合材料。利用金相显微镜观察该复合材料的微观组织,测试该材料的物理和力学性能。研究了SiC体积分数对该复合材料显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明：随SiC体积分数的增大,SiC在基体中的分布越来越不均匀,SiC颗粒团聚增加,其抗拉强度和耐磨性都增加。

高体分SiC/Al与若干电子封装基板材料的对比

综合比较了传统电子封装基板材料与高体积分数SiC/Al复合材料的各方面性能,结果显示,高体分SiC/Al复合材料具有优异的机械与热物理综合性能,且制备成本适中,线膨胀系数可根据不同的半导体材料特性进行调整,因此是基板材料的较佳备选材料。

高体积分数铝碳化硅复合材料研究进展

阐述了高体积分数铝碳化硅复合材料的性能及影响因素,重点综述了各种制备方法的研究现状及其优缺点,阐述了目前存在的问题和下一步研究方向。

高体积分数颗粒预制件及其复合材料的制备

研究了高体积分数颗粒预制件制备工艺及其对复合材料复合质量的影响。用超声分散工艺获得了不同粒径颗粒分布均匀的预制件。用单一粒径及多种粒径制成的预制件的最大体积分数分别为 53%和 66%。采用改进的压力浸渗工艺制备了宏观、微观质量均较好的SiCp/Al复合材料。

高体积分数SiCP／AI金属基复合材料的压渗铸造工艺及热物理性能

本文使用压渗铸造工艺制备含高体积分数SiC颗粒的SiCP／Al复合材料，测试其热导率和热膨胀系数。通过球磨研磨和挤压成型控制SC颗粒大小和无机粘合剂含量，制备出SiC颗粒体积含量为50％～70％的SiC毛坯。优化工艺参数可在SiC毛坯中完全渗透熔融Al液。从体积含量为50％～70％的SCP／Al复合材料的显微组织可知，气孔偏聚于SiC颗粒和Al基体的分界面上，所测的热膨胀系数和热导率与估算值相符合。在SiC颗粒体积分数高于50％～70％时，由于在分界面上存在残余气孔，所测值比估算值小。通过调控工艺参数，高体积分数的SiCP／Al复合材料在先进电子仪器组件上是替代热沉材料的不错选择。

HPT制备高含量SiC颗粒增强Al基复合材料的性能和致密化行为

采用高压扭转法制备了SiCP/Al基复合材料,分析了不同SiC体积分数复合材料的显微组织、硬度、相对密度及SiC颗粒分布的变化情况,并探讨了SiCP/Al基复合材料在高压扭转变形过程中的致密化机理。结果表明:随着SiC体积分数的增加,复合材料的相对密度不断减小,硬度和SiC颗粒的分布均匀程度均先增大后减小,且硬度沿试样径向呈递增趋势。同时,随着SiC体积分数的增大,SiC颗粒破碎和团聚现象也更为严重。

碳化硅对高速电弧放电加工SiC/Al的性能影响

为研究SiC颗粒对高速电弧放电加工的影响机理,基于高速电弧放电加工(BEAM),对体积分数20%,50%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiC/Al)进行了加工对比研究。基于Minitab软件设计了4因子(体积分数、峰值电流、脉冲宽度和脉冲间隔)2水平(低水平和高水平)的部分析因试验,用高速电弧放电加工专用机床研究了不同加工条件下SiC/Al的材料去除率、工具损耗率和表面质量。结果发现在相同加工参数下,体积分数20%,50%的SiC/Al表现出差距悬殊的加工特性,20%的SiC/Al加工效率远高于50%的SiC/Al,且前者的电极损耗率远低于后者,表明SiC体积分数是高速电弧放电加工SiC/Al性能的主导影响因子之一。通过测试及分析,认为SiC区别于基体材料的热传导特性是导致不同体积分数下的SiC/Al表现出不同加工特性的主要原因。