论文部分内容阅读
高硅Sip/Al基复合材料以其高热导率(TC),低热膨胀系数(CTE)以及低密度等性能特点,成为一种新型的电子封装材料。开展高硅Sip/Al复合材料常压烧结的粉末冶金工艺研究,对于该新型电子封装材料的低成本制备,扩展其应用领域具有重要意义。本论文采用常压烧结工艺制备了30 wt%、50 wt%Sip/6061Al基复合材料,基于不同工艺条件下复合材料显微组织及性能的研究,优化高硅Sip/6061Al基复合材料粉末冶金工艺。压制压力的提高有助于高硅Sip/6061Al复合材料压坯致密化,但压制压力过大,导致Sip解理碎裂。研究确定高硅Sip/6061Al复合材料压坯的最佳压制压力为400 MPa。采用球磨混料,常压烧结制备的高硅Sip/6061Al基复合材料中分Sip间相互连接,形成较粗大的Si晶区,且随Si含量的增加,Sip在Al合金基体中形成半连续的骨架。高硅Sip/6061Al复合材料杂质含量少,其致密度和抗弯强度随烧结温度的升高呈现先增大后减小的趋势。30 wt%、50 wt%Sip/6061Al复合材料的致密度、抗弯强度、布氏硬度和CTE分别达到97%、326 MPa、200 HB和10.4×10-6/℃以及96%、310 MPa、225 HB和7.4×10-6/℃。以淘洗后的Si粉体为原料,采用滚筒混料方式实现其与6061Al合金粉的均匀混合。加入1.5 wt%石蜡作为成形剂,在400 MPa下压制成形,常压烧结制备的高硅Sip/6061Al复合材料组成较纯净,Sip分布均匀,无明显聚集、连接。采用改进工艺制备的高硅Sip/6061Al基复合材料致密度、抗弯强度以及布氏硬度均随烧结温度的升高呈现先增加后减小的趋势,具有Sip的解理断裂和Al合金基体撕裂的混合断裂模式,复合材料中的Sip/Al界面结合良好,结合强度高。680℃烧结的30wt%Sip/6061Al基复合材料和700℃烧结的50 wt%Sip/6061Al基复合材料的致密度可达98%和97%。抗弯强度、布氏硬度、TC、CTE分别达到:244 MPa、110 HB、139 W/(m·K)和15.1×10-6/℃以及215 MPa、145 HB、130 W/(m·K)和10.1×10-6/℃。该高硅Sip/6061Al复合材料综合性能优异,在电子封装材料领域展现出良好的应用前景。