高硅铝合金轻质电子封装材料的制备工艺及组织与性能研究

论文摘要

对于航空航天飞行器领域使用的电子封装材料,在满足低膨胀、高导热等基本要求的同时,还要满足材料气密性与强度的要求,而且轻质是其首要问题。高硅铝合金作为轻质电子封装材料,不但可以通过改变合金成分实现材料物理性能设计,而且兼有优异的综合性能。但目前在我国同等硅含量的Al-Si电子封装材料还存在不能同时获得低膨胀系数、高热导率的不足,现有的成形方法还均处于实验室研制阶段,需要深入解决的问题仍然很多。本课题的最终研究目标是：开发制备出可在航空航天电子器件封装中应用的高硅铝合金轻质电子封装材料。本论文分析探讨了熔炼铸造、粉末冶金及喷射成形等多种制备工艺的工艺特点,以及工艺参数对材料组织形貌和性能的影响。根据文献及实验结果进行综合分析,提出了后续研发和生产该合金的合理制备工艺建议。认为对于制备硅含量高的Al-Si合金,喷射沉积与热压后续致密化的制备加工方法是非常有发展前景的工艺方法,值得进一步深入研究。本论文还分析了国外公司用喷射沉积与热压相结合方法生产的高硅铝合金轻质电子封装材料样品,对70%Si-Al合金样品的微观组织形貌、相组成、失效断裂方式特征进行了分析观察,结果表明：初生Si相的尺寸仅为20-40μm,分布均匀且形成连续骨架；A1相围绕Si相间隙呈连续网络分布；合金断裂为韧性与脆性共存的混合断裂。并结合国内外研究文献资料综合分析,确定研发生产高硅铝合金轻质电子封装材料时最佳的微观组织形态控制标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电子封装
• 1.2.1 电子封装的定义
• 1.2.2 电子封装的技术层次
• 1.2.3 电子封装的发展趋势
• 1.3 电子封装材料
• 1.3.1 电子封装材料的发展概况
• 1.3.2 传统电子封装材料及其性能
• 1.3.3 新型电子封装材料及其性能
• 1.4 高硅铝合金轻质电子封装材料的概况
• 1.4.1 高硅铝合金的性能优势与应用
• 1.4.2 高硅铝合金轻质电子封装材料国内外研究现状
• 1.5 本论文研究内容
• 第2章 高硅铝合金轻质电子封装材料的成分组织与性能要求
• 2.1 高硅铝合金轻质电子封装材料的典型合金成分及性能特点
• 2.1.1 高硅铝合金轻质电子封装材料的典型合金成分
• 2.1.2 高硅铝合金轻质电子封装材料的性能特点
• 2.2 高硅铝合金轻质电子封装材料的使用性能指标
• 2.2.1 热膨胀性能
• 2.2.2 导热性能
• 2.2.3 力学性能
• 2.3 高硅铝合金轻质电子封装材料的微观组织结构
• 2.3.1 高硅铝合金复合材料的理想组织结构
• 2.3.2 高硅铝合金轻质电子封装材料的界面及界面反应
• 2.4 本章小结
• 第3章 高硅铝合金轻质电子封装材料的制备工艺研究
• 3.1 引言
• 3.2 液态法工艺
• 3.2.1 变质铸造工艺
• 3.2.2 无压渗透工艺
• 3.2.3 机械搅拌工艺
• 3.2.4 铸锭包覆轧制工艺
• 3.2.5 喷射成形工艺
• 3.3 固态法工艺
• 3.3.1 高温空气氧化粉末制备工艺
• 3.3.2 高能球磨氧化粉末制备工艺
• 3.3.3 粉末冶金液相烧结法制备工艺
• 3.4 本章小结
• 第4章 高硅铝合金轻质电子封装材料样品微观组织与断裂方式分析
• 4.1 高硅铝合金轻质电子封装材料的样品来源
• 4.2 高硅铝合金轻质电子封装材料样品微观组织与断裂方式
• 4.2.1 金相分析
• 4.2.2 X射线物相分析
• 4.2.3 扫描电镜断口形貌分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 课题研究结论
• 5.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢