硅铝合金电子封装材料创新实验报告教学提纲.ppt

报告题目：成分梯度化高硅Al-Si合金电子封装材料制备与性能研究 报告人： 李翔鹏 指导教师：蒋阳 教授 ;　 一.概述 1.电子封装材料的概述 2.高硅Si-Al合金电子封装材料的概述 3.梯度Si-Al合金电子封装材料的概述 4. Si-Al合金制备工艺选择概述 二.实验部分 1.单一组份Si-Al性能探讨 （以50%Si-Al为例说明问题） 2.多组份梯度Si-Al合金材料制备工艺及性能探讨 三.实验成果; 二十一世纪科学技术的发展，尤其突出的表现就是电子科学技术的发展。随着电子??器件朝着尺寸更小、质量更轻、运算速度更快的方向发展，对电子封装材料也相应地提出了更高的要求。据文献报道[1]随着集成电路集成度的增加，芯片发热量成指数关系上升，从而使芯片的寿命降低，芯片温度每升高10℃，GaAs或Si半导体芯片寿命就会缩短三倍。这主要是因为在微电子集成电路及大功率整流器件中，材料间散热性能不好而导致的。解决这个问题最重要的手段就是使用具有更好性能的新的封装材料并且改进原有的封装工艺。 ;;电子系统封装主要包括三方面的技术： 1.电学方面：晶体管之间的信号传输及各个部件的电力分配 2.材料方面：信号和电力分配方面正确使用材料，电力分配时需高电导率，器件散热时需高热导 3.机械方面：不同性质不同材料的使用必然会在界面中引起热应力。; 目前常用的电子封装材料主要分为三大类：陶瓷基电封装 材料、塑料电子封装材料和金属基及金属电子封装材料。各 材料的优缺点： 陶瓷基电子封装材料： 优点：耐湿性能好、机械强度高、热膨胀系数小、导热率高、 气密性好，芯片和电路不受周围环境的影响、具有最高的布线密度，最好的可靠性和尺寸稳定性。 缺点：制备困难 设备昂贵 不易加工 价格昂贵 应用：航空航天及军事工程的电子产品中 典型材料：Al2O3、BeO、BN、AlN、SiC等 ;塑料封装材料： 优点：密度很小、加工性能好、加工成本低廉、 可靠性较好 缺点：导热性很差、吸水受热易膨胀、抗水汽性能差 应用领域：一般的商用或民用，塑料封装器件占世界商用芯片封装市场的90%以上。 典型材料：环氧树脂、聚四氟乙烯;金属封装材料： 优点：机械强度较高、散热性能较好、对电磁有一定的屏蔽功能 缺点：纯金属铝、银、金和铜的CTE较高钨、钼 和硅较易被侵蚀且焊接性能差 应用领域：应用范围较小 ; 伴随着IC集成度的提高和应用环境的变化，传统的单一质 的电子封装材料已经越来越不能适应先进电子器件对封装的 要求。现在亟需解决的就是原有的电子封装材料不能满足封 装的要求。发掘新的封装材料体系及材料加工方法已经成了 迫在眉睫的事情。近些年，世界各国也都对新的电子封装复 合材料进行研究和开发，以期在能有新的材料能满足现在对 电子封装材料的种种要求。 近年来世界各国对铝基金属合金的关注和研究比较多，下 面我们就铝基硅复合材料的发展、研究现状及制备工 艺方法等进行详细阐述。 ;2.高硅Si-Al合金电子封装材料的概述; 高硅Si-Al合金电子封装材料的概述;1.密度2.3-2.7g/cm3、CTE介于4.5-11×10-6/K之间TE100W/m·k 2.高硅Al-Si合金电子封装材料中，高体积分数的硅基体保证了其较低的热膨胀系数，从而很好的解决了与电子芯片相匹配的问题，而合金内部连通分布的铝金属则保障了封装材料高的导热散热性能，硅和铝单质两者的低密度同时保证了合金材料的轻质性能 3.硅和铝在地球上的含量十分丰富，硅粉与铝粉单质的制备工艺也相当成熟，成本比较低。 所以高硅铝合金电子封装材料有望成为一种应用前景广阔的电子封装材料，特别是用于航空航天及便携式电子器件等高科技领域。;1.台湾成功大学的徐志宏小组通过用喷射成形的方法制备出了Si-50%Al合金，并且研究讨论了这个组分材料的高温压缩变形情况 2.台湾的Lee及其研究小组采用了压力浸渗制备出了综合性能较为优良的硅铝合金。 3.中南大学材料学院的杨培勇教授[21]等人也用粉末冶金的方法也制备出了Si-50%Al合金，并对烧结工艺对材料制备的影响进行了研究。 4.北科大和北京有色金属研究院的研究人员的努力下，用喷射成形的方法制备了Si-50%Al和Si-40%Al合金，并用热等静压的方法对制备的材料进行了致密化处理，得到综合性能优异的电子封装材料。 ;5.欧盟成立了由BRITE/EURAM领导的协作项目，致力于研制轻质、低膨胀系数的硅铝合金 6.美国最近采用喷射沉积和液体金属熔渗等方法制备了铝含量为30%-70%（wt）的硅铝