电子封装SiC<,p>/Al复合材料性能及影响因素研究

来源 :南昌航空工业学院 南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:raysparkle
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本文以电子封装为应用背景,采用无压渗透法制备了SiC颗粒体积分数为55%的SiCp/Al复合材料,其所制备的试样包括:四种SiC颗粒粒径(220μm、140μm、90μm及70μm)、两种SiC颗粒形貌(不规则形状及近球形)、四种基体合金(1060、ZL101A、ZL104及ZL102)的SiCp/Al复合材料;利用OM及TEM对所制备的SiCp/Al复合材料的微观组织、界面特征进行了观测分析;利用热膨胀仪、闪光导热仪、电子力学实验机等试验设备测试了SiCp/Al复合材料的热物理性能及基本力学性能;通过Ansys有限元软件分析SiCp/Al复合材料热残余应力分布,采用XRD测定复合材料的微观残余应力,并分析热残余应力对复合材料热膨胀行为的影响。研究结果表明:无压渗透法可以制备出组织均匀、致密的高体积分数SiCp/Al复合材料;TEM观察表明,SiC颗粒周围的界面比较干净、无明显界面反应产物;较大及近球形的SiC颗粒、基体中较多的Si元素、进行退火处理有助于降低SiCp/Al复合材料的热膨胀系数;较小及近球形的SiC颗粒、基体中合适的Si含量、进行退火处理有助于提高SiCp/Al复合材料的导热性能;通过Ansys有限元计算,室温时SiCP/Al复合材料存在较大热残余应力,最大应力分布在复合材料的界面处,基体合金中为拉应力,增强体颗粒中为压应力;较小的SiC颗粒,基体中较多的Si元素,进行时效处理有助于提高SiCp/Al复合材料的硬度;较小的SiC颗粒,基体中较少的Si元素,进行时效处理有助于提高SiCp/Al复合材料的抗弯强度;SEM断口观察表明:退火态与时效态复合材料SiC颗粒的微观断裂机制有所不同,退火态复合材料中SiC颗粒为解理断裂,而时效态复合材料中SiC颗粒则在界面处与基体拔脱。综上所述:增强体为90μm近球形的SiC颗粒、基体为ZL101A、退火态的SiCP/Al复合材料具有优良的综合热物理性能及基本力学性能:其在25~200℃平均热膨胀系数为8.4×10-6·K-1,100℃时热导率为154.2 W·m-1·K-1,可以满足新一代大功率电子器件电子封装的要求。
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