Si含量对Al-Si电子封装材料组织和性能的影响
发布时间：2021-02-04 15:56
采用热压成形工艺制备了Al-50Si、Al-60Si、Al-70Si合金电子封装材料,研究Si含量对材料组织和性能的影响。结果表明,Si含量对Al-xSi高Si铝合金有很大影响,Si含量为50%时,Al基体形成连续网络结构,但存在大量细小的孔隙。当Si含量增加到60%,Al基体呈连续网络状分布,内部孔洞减少。当Si含量达到70%,Si颗粒相互依存长大的几率更大,Si相尺寸明显长大。Al-60Si合金性能最佳,热导率为128.0W/（m·K）,室温到150℃合金的热膨胀系数为9.92×10-6℃-1,密度为2.462g/cm3。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
混合粉末形貌
Al-Si电子封装材料的理想结构要求组织高度致密，细小的Si颗粒构成整个材料的骨架，熔化后的铝液渗入骨架，Al相呈连续网络分布。产生大量细小孔洞的原因是当Si含量为50%时，更容易发生氧化。当Si含量为50%的合金相比于Si含量为60%的Al含量更高，在粉末的制备、包套和预热过程中，粉末会不可避免与空气相接触，而且Al相比于Si来说更加活泼，所以当Al含量较高时，粉末与空气中的氧气水分等接触面积加大，极容易发生氧化，形成致密的氧化膜，这层氧化膜会导致在致密化过程中阻碍合金元素的相互扩散，以至于冶金结合难以形成，从而在材料内部会形成孔洞，降低合金的致密度[13]。当Si含量为70%,Al含量降低，熔化后的液相不能充分填充到孔洞中，并且由于Si含量增加，Si颗粒相互依存长大的几率提高，Si相长大的倾向更加明显，从而使合金内部出现大量孔洞。2.2 密度及致密度
从图3还可以看出，当Si含量增加时，Al-Si合金的密度及致密度呈先增大后减小的趋势。结合图2,Si含量为50%时，可以明显看出一些细小的孔洞，而Si含量为60%时，孔洞数量明显减少，所以其致密度提高。但Si含量增加到70%时，烧结体材料的密度和致密度明显下降。随着Si含量增加，混合粉末中的Al粉和Si粉分布不均匀，很可能会出现Si粉末聚集分布，在液相烧结时，致使Si的团聚从而导致合金致密度下降。同时由于Al含量降低，在烧结时熔化的液相减少，不能充分地进行填充，并且因为Si的团聚分布阻碍了液相烧结中Al液的流通通道，使得Al液无法填充到区域中的孔隙位置，导致合金内部形成许多孔洞缺陷，从而导致其致密度下降，见图2e和图2f。2.3 硬度
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末冶金发展状况[J]. 陈梦婷,石建军,陈国平. 粉末冶金工业. 2017(04)
[2]真空热压烧结法制备金刚石/Al-Cu基复合材料[J]. 李信,彭军,龙剑平,王鹏威. 特种铸造及有色合金. 2015(12)
[3]热等静压对电子封装60wt%Si-Al合金组织与性能的影响[J]. 张磊,杨滨. 塑性工程学报. 2010(04)
[4]高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展[J]. 甘卫平,陈招科,杨伏良,周兆锋. 材料导报. 2004(06)
[5]Si-Al电子封装材料粉末冶金制备工艺研究[J]. 杨培勇,郑子樵,蔡杨,李世晨,冯曦. 稀有金属. 2004(01)
[6]快速凝固过共晶铝硅合金材料的研究进展[J]. 张大童,李元元,罗宗强. 轻合金加工技术. 2001(02)
博士论文
[1]高导热、低膨胀石墨—铝复合材料的设计、制备与性能研究[D]. 周聪.上海交通大学 2015
[2]喷射沉积铝基连续梯度复合材料的制备、致密化及性能研究[D]. 苏斌.湖南大学 2013
[3]新型轻质低膨胀高导热电子封装材料的研究[D]. 杨伏良.中南大学 2007
硕士论文
[1]真空热压扩散法制备碳纤维布增强Al基复合材料组织及性能研究[D]. 李洪军.南昌航空大学 2015
本文编号：3018567
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
混合粉末形貌
Al-Si电子封装材料的理想结构要求组织高度致密，细小的Si颗粒构成整个材料的骨架，熔化后的铝液渗入骨架，Al相呈连续网络分布。产生大量细小孔洞的原因是当Si含量为50%时，更容易发生氧化。当Si含量为50%的合金相比于Si含量为60%的Al含量更高，在粉末的制备、包套和预热过程中，粉末会不可避免与空气相接触，而且Al相比于Si来说更加活泼，所以当Al含量较高时，粉末与空气中的氧气水分等接触面积加大，极容易发生氧化，形成致密的氧化膜，这层氧化膜会导致在致密化过程中阻碍合金元素的相互扩散，以至于冶金结合难以形成，从而在材料内部会形成孔洞，降低合金的致密度[13]。当Si含量为70%,Al含量降低，熔化后的液相不能充分填充到孔洞中，并且由于Si含量增加，Si颗粒相互依存长大的几率提高，Si相长大的倾向更加明显，从而使合金内部出现大量孔洞。2.2 密度及致密度
从图3还可以看出，当Si含量增加时，Al-Si合金的密度及致密度呈先增大后减小的趋势。结合图2,Si含量为50%时，可以明显看出一些细小的孔洞，而Si含量为60%时，孔洞数量明显减少，所以其致密度提高。但Si含量增加到70%时，烧结体材料的密度和致密度明显下降。随着Si含量增加，混合粉末中的Al粉和Si粉分布不均匀，很可能会出现Si粉末聚集分布，在液相烧结时，致使Si的团聚从而导致合金致密度下降。同时由于Al含量降低，在烧结时熔化的液相减少，不能充分地进行填充，并且因为Si的团聚分布阻碍了液相烧结中Al液的流通通道，使得Al液无法填充到区域中的孔隙位置，导致合金内部形成许多孔洞缺陷，从而导致其致密度下降，见图2e和图2f。2.3 硬度
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末冶金发展状况[J]. 陈梦婷,石建军,陈国平. 粉末冶金工业. 2017(04)
[2]真空热压烧结法制备金刚石/Al-Cu基复合材料[J]. 李信,彭军,龙剑平,王鹏威. 特种铸造及有色合金. 2015(12)
[3]热等静压对电子封装60wt%Si-Al合金组织与性能的影响[J]. 张磊,杨滨. 塑性工程学报. 2010(04)
[4]高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展[J]. 甘卫平,陈招科,杨伏良,周兆锋. 材料导报. 2004(06)
[5]Si-Al电子封装材料粉末冶金制备工艺研究[J]. 杨培勇,郑子樵,蔡杨,李世晨,冯曦. 稀有金属. 2004(01)
[6]快速凝固过共晶铝硅合金材料的研究进展[J]. 张大童,李元元,罗宗强. 轻合金加工技术. 2001(02)
博士论文
[1]高导热、低膨胀石墨—铝复合材料的设计、制备与性能研究[D]. 周聪.上海交通大学 2015
[2]喷射沉积铝基连续梯度复合材料的制备、致密化及性能研究[D]. 苏斌.湖南大学 2013
[3]新型轻质低膨胀高导热电子封装材料的研究[D]. 杨伏良.中南大学 2007
硕士论文
[1]真空热压扩散法制备碳纤维布增强Al基复合材料组织及性能研究[D]. 李洪军.南昌航空大学 2015
本文编号：3018567
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