高硅铝合金制备工艺与组织性能的分析

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1、6)具有电磁屏蔽和射频屏蔽的性能。1.2.2电子封装材料的分类目前电子封装材料种类多种多样，性能也各不相同，分类方法有很多种，根据材料组成进行划分，可分为陶瓷基封装材料、塑料基封装材料和金属基封装材料。1.2.2.1陶瓷基封装材料[21]陶瓷基封装材料是一种常用的气密性封装材料，主要包含Al2O3、BeO、AlN等。[24,25]陶瓷基封装材料和塑料基和金属基封装材料相比，其优势主要体现在：1)绝缘性好、可靠性高；2)低介电常数，高频性能好；3)低热膨胀系数，高热导率；4)强度高，热稳定性好；5)耐湿性好，不易产生微裂现象；6)气密性好，化学性能稳定。Al2O3陶瓷作

2、为目前应用最成熟的陶瓷基封装材料，具有价格低廉、电绝缘性较好、耐热冲击性、制备工艺成熟等优势，所以被广泛应用于许多领域。虽然Al2O3陶瓷应用较为广泛，但是由于Al2O3陶瓷的热导率较低，所以不能达到在大功率集成电路中进行大量使用的目的。虽然BeO陶瓷具有较高的热导率，但是其毒性和高生产成本限制了它的生产和应用。因为AlN具有良好的热导率以及与芯片材料更匹配的热膨胀系数，所以AlN陶瓷被认为是最具有发展前途的封装材料，但是AlN陶瓷基封装的制备工艺复杂、生产成本较高，以至于[26]至今都未能进行大规模的生产和应用。1.2.2.2塑料基封装材料所谓塑料基封装材料是实现电

3、子产品轻量化、小型化和低成本的一类重要封装材料。因为其成本低、工艺简单，所以在电子封装材料中用量最大、发展最快。塑料基封装材料采用的材料主要是热固性塑料，包含聚酯类、酚醛类、环氧类和有机硅类，其中主要以环[27]氧树脂为主。理想的塑料基封装材料应具备以下性能：1)材料纯度高，离子型杂质少；2)吸水性、透湿率低；3)热膨胀系数小，热导率高；4)与器件及引线框架的粘附性好；5)成形、硬化快，脱模性好,阻燃性好；6)流动性好、充填性能好；7)内部应力和成形收缩率小。塑料基封装材料多数气密性不好，对湿度敏感，容易吸水。一旦受热，材料中吸收的水分容易膨胀，导致塑料基封装材料发生

4、爆裂。因为水气对环氧树脂的热力学性能影响很2大，所以在高温条件下，潮湿的环境会降低材料的玻璃化转变温度、强度以及弹性模量。除此之外，塑基封装材料不能很好的满足那些可靠性要求特别高的军用和民用产品要求的罪魁祸首是水气。因为水气会造成封装器件内部金属层的腐蚀破坏，改变其介电常数，严重影响封装性能的可靠性。从环保的角度进行考虑，塑料封装晶体管多数含有铅，毒性较[21]大，不可能大规模的推广使用。1.2.2.3金属基封装材料在研究电子封装材料的过程中较早的探讨到金属基封装材料，是因为人们发现金属基封装材料的热导率较高、强度较高、加工性能较好，因此科研工作者一直在研究、开发和推

5、广。传统金属基封装材料由于密度大，热膨胀系数不匹配等缺点，严重阻碍了金属基封装材料的推广应用。新型的金属基封装材料因具有合适的热膨胀系数、密度小、强度高、导热性能好等优点而成为目前研究的重点。目前的主要研究内容为Si/Al合金、SiC/A1合金、[21]Cu/C纤维封装材料、Cu/ZrW208(TiNi)负热膨胀材料等。通过对各种电子封装材料的对比分析了解到陶瓷基封装材料满足电子封装材料的性能要求，但是制作成本较高，不适合推广应用，一般只用在高级微电子器件的封装中；塑料基封装材料成本低、工艺简单，但存在致密性不够、离子含量高、耐温性不够，热膨胀系数与硅晶片不匹配等可靠

6、性问题；金属基封装材料热导率和强度较高、加工性能较好，尤其是新型的金属基封装材料可以较好地解决热膨胀系数不匹配，密度大等问题，具有较好[28]的综合使用性能。1.2.3电子封装材料的研究现状随着科技的不断发展，传统的电子封装材料已不能满足现代电子技术发展的需要。详细数据见表1.1。表1.1汇总了目前正在大量使用和研制中的电子封装材料的主要性能。纯铝和普通合金的热导率高达200~235W/m.K，一般被用作散热型电子封装材料。因为这些材料的热膨-6胀系数为22~24×10/℃,无法达到多芯片模块和微波集成电路中较高集成度的要求。其他材料，如Fe-29Ni-17Co合金（

7、也称为Kovar合金），虽然具有较低的热膨胀系数（5.8×-610/℃），但其热传导率仅为15~17W/m.K，从有效控制散热的角度考虑，它并非最佳的材料。具有低热膨胀系数的高熔点材料Mo的导热系数也比Al基封装材料要低。将Cu与Mo和W混合制得的复合材料，虽然可以获得较高的导热系数，但密度明显增大，加重了封装结构的重量，成为航天航空封装应用的一大障碍。再来观察表中的材料，发现Al-SiC金属-633基复合材料的热膨胀系数大约为7×10/K，密度约为3×10kg/m，较符合电子封装材料的性能要求。由于复合材料中，Al基体要受到SiC颗粒的增强作用，才