高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展

本文由446251256贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 高硅 铝 合 金轻 质 电 子 封 装 材 料 研 究 现 状 及 进 展 甘 卫 平 子 高硅 铝合金轻 质电子 封 装材 料研 究现 状 及 进展 甘卫平 陈招 科 杨伏 良 , 周 兆锋 中南 大学 材料 科 学 与工程 学 院 长 沙 摘要 关锐词 蛛 合 比 杖 了现 有 电 子 封 装 材 朴 的 性 能 及 其 在 航 空 航 天 领 城 中 的 应 用 现状 杖 详 细 地 阐 述 了 高 硅 铝 合 金 , 、 电 子 封 装 材 料 的 性 能 特 点 制 备 方 法 及 研 究 现 状 指 出 了 高硅 铝 合 金 轻 质 电 子 封 装 材 料 的 发 展 方 向 , 。 电子封 装 轻质 高 硅铝 合 金 喷 射沉 积 , 氏 , 而 , 垃 , , , 而 , , 前官 由于 集 成 电 路 的 集成度 迅 猛 增 加 导 致 了 芯 片发 热 量 急 剧 , , 以 及 用 做基 片 的 刃 。 一 、 等 陶 瓷材 料 其 热 膨 胀 系 数 。 , 值处 于 其 之 间 而 具 有 高 导 热系 数 的 一‘ , 和 值却高达 , 会导 致 不 能接 受 的 大 的热 应 。一 上升 , 使 得 芯 片寿 命 下 降 据介 绍 温 度每 升高 , ℃ , 或 力 而这 些 热 应 力 正 是集 成 电路 和 墓板 产 生 脆 性裂 纹 的 一 个 普 , 徽波 电路 寿 命 的缩 短 就为 原 来 的 倍〔 , ,一们 这 都是 由于 在 徽 遍 原 因 可 伐合 金 , 一种 一 合金 和 因瓦 合 金 , 电子 集 成 电 路 以 及 大 功 率 整 流 器件 中 材料 之 间 热膨 胀 系 数 的 不 匹 配 而 引起 的 热 应 力 以 及 散热 性能 不 佳而 导 致 的 热疲劳所 引 一种 一 合金 的热 膨 胀 系 数低 与 , 和 、 相近 但 , 、 这 两 种材料热 导 率 差 密 度高 刚 度 低 , 。 、 , 起 的 失效 、 解决该 问 题 的 重要手段 即是进 行 合 理 的 封装 、 作 为航 空 电 子封 装 材料是 不 适 宜 的 特 别 是 小 型 电子 封 装 器件 密度 高 热 、 所谓封装是指支撑 和 保 护 半 导 体 芯 片 和 电子 电路 的 基 片 底板 外 壳 同 时还 起 着 辅 助 散 失 电 路 工 作 中产 生 的 热 , 集 中不 易扩散 对 于 封 装 材料是致命 的 缺 点 钥 钨 、 、 的作 , 以 及 随之 发 展 的 钨 铜 相 铜 铜 因 瓦 铜 铜 相 铜合金 在热传 导 方 、 用 、 。 用 于 封 装 的材料 称 为 电子封装 材料 作 为理 想 的 电子 封 装 幻 面 优 于 可 伐合金 但 其 重 量 比可伐 合 金 大 也 不 适 合 应 用于 航 空 , , 材 料 必 须满 足 以 下 几 个 羞 本要求 , , , , ①低 的 热 膨胀 系 数 能与 电子封装材料 。 芯 片相 匹 配 以 免 工 作时 两 者热膨胀系数 差 异热 应 力 , , 轻 质电子 封 装 材料 在航 空 航 天 飞 行 器 领 域使 用 的 电 子 系 统 中 在满 足 电子封 , 而 使 芯 片受损 ② 导热性 能好 能 及 时将半导 体工作产生 的 大量 热 量 散 发 出 去 保 护 芯 片 不 因 温 度 过 高 而 失效 ③气 密性好 能 抵 御 高 温 高 湿 腐 蚀 辐 射 等有害 环 境对 电子 器 件 的 影响 , ④强 、 、 装材料 的其 它 基本要 求 的 同 时 轻 质低 密度是 最 首要 的 问题 因 , 。 、 为 每增 加 飞 行器 上 每 , 甚至 是 , 重 都要付 出 昂 贵 的 代价 , 。 据 统计 在 , , 。 度 和 刚度高 对 芯 片起 到 支撑 和 保 护 的作 用 ⑤良好 的 加工成 型 , 有效 负载 的 成本高达 “ , 。 ” 英镑 对 于 通 讯 由此 可 、 、 和 焊接 性 能 以 便 于 加工 成 各种 复 杂 的 形状 和 封 装 ⑥性 能 可 , 卫 星 就更要 高 出 , 倍 实 际 上 是 克克计效 的 状 况 、 靠 成 本低 廉 ⑦对 于 应 用 于 航 空 航 天领 域及 其他 便 携 式 电子 器 , 见 前 面 所 述 的传统 电 子 封装材料 像 因 瓦 可 伐 相 铜 钨 铜 及 件 中的 电子封 装材 料 的 密度要 求 尽 可 能 的小 以 减 轻 器 件 的重 , 相 关系 列 材料 由于 具 有极 高 的 比 重 都 不 适宜 应 用 于 航 空 航 天 , 量 。 ‘〕 领域 。 电子 封装 材 料 的 发 展 概 况 常用 电 子 封 装材料 表 列 出 了 芯 片材 料 , 、 而对 于 表 , 中所 提 到 的 类轻质低 密 电 子封 装 材料 中 氮 , , 化铝 的热膨 胀 系 数与 题 的 热膨 胀 系 数与 , , 十 分 相 近 且 氮 化 铝 的 刚度 和 密度 较 , 低 使 其 非 常 适 合 用 于 电 子 封装 然 而 它 也 存 在 不 能 电 镀 的 问 以 及 一些 常 用 电 子 封 装 材 , 相近 也具有 良好 的热传 导 性 等 , , 料 相 关 主 要 性 能指 标 由表 可 以 看 出 作 为 芯 片 用 材 料 的 甘卫 平 , , , 和 其 它 优 良性 能 可 是 这种 材 料 有 剧 毒 不 符合 现 代 材料研 究 中 一 年 生 男 教投 主 要 从 事 电子 封 装材 料 等方面 的研 究 材料 导报 对环 境 友好 性 的要 求 因 而 限 制 了 它 的 应 用 , 。 年 月第 卷第 期 而 金属基 , 高 硅 铝 合 金 封 装 材 料 作 为轻 质 电 子 封 装 材 料才 优 点 突 出 其 表 现 在 一 是 通 过 改 变 合 金 成分 可 实现 材 料 物 理 性能 设 计 二 是 该 类材 料是 飞 行器 用 质 量 最 轻 的 金 属 基 电 子 封 装 材 料 兼 有 优 异 的 综 合性 能 三 是 可 实 现 低成本 要 求 。 复 合 材料 密 度 小 于 数为 一‘ , , , 热导率为 热膨 胀 系 , , , 是 较 为理 想 的 轻 质 电 子 封 装材 料 但 其 由 于 , , , , 存在 加工难 度 大 作 为大 规 格 壳 体 和 盖 板 封 装材 料难 于 成 形 加 工 后 电镀 效 果 不 佳 且 加 工 成本高 因 此 应 用 上 也受 到 限制 , 。 表 材料 常 用 电 子 封 装材料 主 要性能指 标 密度 户 ‘ , 高硅铝 合 金 电 子 封 装 材 料 制 备 技 术 现 状 由 于 高硅 铝 合 金 硅 含 量 高 达 , , 的 热导率 热膨胀 系 数 一‘ 而且 随 着硅 含 , , , 量 的 不 断 增 加 初 晶硅 和 共 晶硅 的 组 织 变 得 愈 粗大 导 致 材料 韧 性 塑 性 更 差 材料更 脆 更 难 于 加 工 成 型 , , , 、 。 因 此 如何采 用 先 进 、 工 艺技 术 加 工 成 型 提 高 和 改 善 硅 粒 子 形 态 大 小 和 分 布 以 致 , 最 终 制 作 出 能满 足 航 空 航 天 用 途 的综 合 性 能 优 异 的 电 子 封 装 材 料 是 近 年 内 国 内外 材 料研 究者 研 究 的 重 点 , , 。