电子封装用SiC_P_Al复合材料的热膨胀性能

石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能

石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能 酸酐固化的双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）与2.5—5%重量的石墨微片增强已被制造出来。对这些复合材料的结构，力学性能，粘弹性进行了研究和比较，XRD研究表明，对复合材料的处理并没有改变原来的纯石墨d-间距。复合材料的拉伸性能测量表明弹性模量与拉伸强度随着石墨微片的浓度增加而增加，储能模量和玻璃化转变温度（Tg）也随着石墨微片浓度上升而上升，但是线性热膨胀系数却降低了。热稳定性通过热重分析测定。与纯环氧树脂相比，这种复合材料表现出较高的热稳定性和炭浓度。通过扫描电子显微镜对这些复合材料的损伤机理加固效果进行了研究。 关键词: 石墨微片环氧树脂复合材料 一．介绍 对更高性能的复合材料的需求不断在增加，以满足更高的要求或取代现有的材料，高性能的连续纤维（如碳纤维，玻璃纤维）增强聚合物基复合材料是众所周知的。然而,这些复合材料在基体性能方面具有一些不足之处，往往限制他们的广泛应用和创造发展的需要新型的复合材料。在塑胶行业,填料的加入对聚合物材料是一种常见的操作。这不仅提高刚度，韧性,硬度,热变形温度,以及模具收缩率,也显著降低了加工成本。事实上,超过50%的聚合物生产都用无机填料以某种填充方式达到所希望的性能。最常用的粒子有碳酸钙、粘土、云母、氢氧化铝、玻璃珠,和金属磷酸盐。填料的选择往往是基于最终产品所需要的性能。改善复合材料的机械和其他性能在很大程度上依赖于填料粒子的含量、颗粒形状和大小,表面特征和分散性。因此,对其增韧的这些复合材料的机理很多来自于如裂纹尖端应力场,应力表面的衔接,剥离∕微裂纹和裂纹偏转等。 据报道,微米级填料填充的复合材料的性能不如那些充满了纳米粒子级相同的填料。此外,改进后的物理性质，化学性质，如表面平整度和阻隔性能，使用传统微米大小的粒子均不能达到。因此，近年来纳米基础的复合材料已引起相当的重视。这些都是一些很有前景的聚合物/粘土纳米复合材料，聚合物/石墨纳米微片材料，聚合物/碳纳米管复合材料。这些纳米复合材料含有非常低量的填料（10％），相比之下，传统的颗粒复合材料常用的填料含量在40-60％的范围内。此外，这些纳米复合材料是准各向同性，由传统方式相比，可以处理连续纤维增强复合材料。 值得一提的是硅酸盐粘土（蒙脱石）和石墨颗粒显示分层的自然结构并具有很高的长宽比（＞1000）。一次插层或剥离的化学过程[7,21]。虽然粘土纳米复合材料显示出较高的强度，弹性模量，热变形温度和阻隔性能，但是石墨烯纳米复合材料显示出优良的导电性能和热导性。碳纳米管也显示出优异的机械性能(模量=1 TPa，强度=10倍的钢)、热、电性能。在此基础上考虑,可以发展这些纳米级粒子提供材料的可修整性。另据报道, 碳纳米管的价格是石墨烯500倍左右,可以用常规方法剥离和复合,而碳纳米管复合材料需要处理技术的发展对于分散，纳米管的波纹和排列。因此，考虑到成本和所需的属性，石墨微片是碳纳米管方面的一个潜在的替代品。然而，在纳米尺度的基本认识强化机制仍是重要和必要的。 众所周知石墨具有高强度和高导热性，它提供了决定真正的多功能复合材料的功能性，并具有成本效益的方式。这种颗粒增强聚合物有许多潜在的应用，例如：阴极射线管和燃料电池，百代唱片，屏蔽电子罩，雷达吸波涂料，热机械增强材料。我们现在的目标是研究制造以环氧树脂为基体，石墨烯微片增强的复合材料，并探讨其力学，热学和粘弹性能以及失效机制作为石墨烯浓度的功能。 2 实验 2.1 原材料 基体材料是三组分环氧系统是由双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）通过酸酐固化剂，甲基

热固性复合材料与热塑性复合材料

热固性复合材料与热塑性复合材料 1热固性树脂基复合材料 热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。 典型的热固性树脂复合材料分为以下几种： （1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。 (2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。含有环氧树脂所制备的复

合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。 (3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。 2热塑性树脂基复合材料 热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。 而热塑性树脂复合材料具有很多的特点，以下概述了一些热塑性树脂复合材料的特点。

纤维复合材料的热膨胀系数(1)

纤维复合材料的热膨胀系数(1) 复合材料学报 ACTA MATERIAE COMPOSITAE SINICA 文章编号:1000-3851(2002) 03-0124-03 第19卷第3期 Vol. 19 No. 3 6月 2002年 2002 J une 纤维复合材料的热膨胀系数 王培吉, 范素华 (山东建材学院物理系, 济南250022) 摘要: 提出了一种利用压电光声技术测量材料热膨胀系数的实验方法, 并测试了单向复合材料C/C 、C/Al 的横向、纵向的热膨胀系数。根据已有的理论计算方法与实验结果对该方法的测试结果进行验证, 证明了该检测方法的可靠性, 进而又测量了C /C 、C /Al 材料在任一方向上的热膨胀系数。这种方法克服了理论计算过程复杂以及常规手段无法测量任一方向上热膨胀系数的缺陷。关键词: 热膨胀系数; 压电光声技术; 复合材料中图分类号: TB332; O482. 2 文献标识码:A THERMAL EXPANS ION COEFFICIENT OF FIBER COMPOS ITES WANG Pei-ji, FA N Su-hua (Dept . of Physics , Shandong Institute of Building Materia l , J ina n 250022, China ) Abstract: The thermal expansion coefficients of fiber composites are studied in this pa per. A method of mea suring the therma l expansion coefficient by piezoelectric photoa coustic technique was proposed . An intensity-modulated Ar la ser beam wa s used as the incident light. The beam was focused on an a bout 1μm dia meter spot and illumina ted collinearly the sa mple surface . Using the technique , piezo-electric photoacoustic signals a s a function of different frequencies were experimentally measured. The therma l expansion coefficients can be obtained by fitting the experimenta l data . On the other hand , the therma l expansion coefficients of one-wa y composite C/C a nd C/A l in the tra nsverse, longitudinal directions were mea sured . The mea sured results a re reliable by compa ring with other ca lcula tion methods a nd experimental results. Thermal expa nsion coefficients in a

金属基电子封装材料进展

金属基电子封装材料进展 刘正春　王志法　姜国圣 (中南大学) 摘　要:对照几种传统的金属基电子封装材料,较详细地阐述了W Cu、M o Cu、SiC/Al等新型封装材料的性能特点、制造方法、应用背景以及存在的问题。介绍了金属基电子封装材料的最新发展动态,指出国际上近年来的研究与开发主要集中在净成型技术、新材料体系探索以及材料的集成化应用等方面。最后,文章对金属基电子封装材料的发展趋势进行了展望,作者认为,未来的金属基电子封装材料将朝着高性能、低成本、轻量化和集成化的方向发展。 关键词:电子封装;复合材料;膨胀系数;热导率 中图分类号:T F125.7,T G139 文献标识码:A 文章编号:1004—244X(2001)02—0049—06 金属基电子封装材料具有强度高、导电导热性能好等优点。因此,它们与陶瓷基、树脂基封装材料一样,一直是电子工程师所青睐的热沉和支承材料,广泛地应用于功率电子器件(如整流管、晶闸管、功率模块、激光二极管、微波管等)和微电子器件(如计算机C PU、DSP芯片)中,在微波通讯、自动控制、电源转换、航空航天等领域发挥着重要作用[1-6][9][13]。 作为一种理想的电子封装材料,必须满足这么几个基本要求[4]:一是材料的导热性能要好,能够将半导体芯片在工作时所产生的热量及时地散发出去;二是材料的热膨胀系数(C TE)要与Si或Ga As 等芯片相匹配,以避免芯片的热应力损坏;三是材料要有足够的强度和刚度,对芯片起到支承和保护的作用;四是材料的成本要尽可能低,以满足大规模商业化应用的要求。在某些特殊的场合,还要求材料的密度尽可能地小(主要是指航空航天设备和移动计算/通信设备),或者要求材料具有电磁屏蔽和射频屏蔽的特性。 1　传统的电子封装材料 传统的金属基电子封装材料,包括因瓦合金(Inv ar)、可伐合金(Kova r)、W、Mo、Al、Cu等,这些材料可以部分的满足上面所提到的要求,然而,它们仍然存在许多不尽人意之处。表1列出了几种常规电子材料的性能。 表1　Si、GaAs及几种传统封装材料的性能[4][7]材 料 C TE ppm/K 热导率 W/(m·K) 密度 /(g·cm-3) Si 4.1135 2.3 Ga As 5.839 5.3 Invar0.4118.1 Kovar 5.9178.3 W 4.417419.3 M o 5.014010.2 Cu17.74008.9 Al23221 2.7环氧树脂600.3 1.2 Inva r、Kov ar的加工性能良好,具有较低的热膨胀系数,但导热性能很差;M o和W的热膨胀系数较低,导热性能远高于Inva r和Kov ar,而且强度和硬度很高,所以,Mo和W在电力半导体行业得到了普遍的应用。但是,Mo和W价格昂贵,加工困难,可焊性差,密度大,况且导热性能比纯Cu要低得多,这就阻碍了其进一步应用。Cu和Al的导热导电性能很好,可是热膨胀系数过大,容易产生热应力问题。 2　新型电子封装材料 现代电子技术的飞速发展,使得电子元器件能够具有更高的集成度、更快的运行速度和更大的容 第24卷　第2期 2001年 3月 兵器材料科学与工程 ORDNANCE M ATERIAL SC IEN CE AND EN GIN EERING V o l.24　No.2 　M ar.　2001 收稿日期:2000-06-02 　资助项目:国家高新工程重点资助项目 　作者简介:刘正春,中南大学材料科学与工程系,长沙,410083

PTFE基复合材料的热膨胀特性分析

万方数据

万方数据

PTFE基复合材料的热膨胀特性分析 作者：古乐， 孟庆鑫， 王黎钦， Gu Le， Meng Qing-xin， Wang Li-qin 作者单位：古乐,Gu Le(哈尔滨工程大学,机电工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机电工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001)， 孟庆鑫,Meng Qing-xin(哈尔滨工程大学,机电工程学 院,黑龙江,哈尔滨,150001)， 王黎钦,Wang Li-qin(哈尔滨工业大学,机电工程学院,黑龙江 ,哈尔滨,150001) 刊名： 机械研究与应用 英文刊名：MECHANICAL RESEARCH & APPLICATION 年，卷(期)：2007,20(1) 被引用次数：3次 参考文献(4条) 1.石淼森固体润滑材料 2000 2.Philip J Rae;Eric N Brown;E Clements Pressure-induced Phase Change in Poly(tetrafluor-oethylene)at modest impact velocities[外文期刊] 2005(06) 3.L Ylianttila;J Schroder Temperature effects of PTFE diffusers[外文期刊] 2005(27) 4.姚爱芬DSC法对PTFE结晶转变的研究[期刊论文]-有机氟工业 1991(04) 本文读者也读过(10条) 1.贾晓梅.王黎钦.古乐.郑德志.齐毓霖.Jia Xiaomei.Wang Liqin.Gu Le.Zheng Dezhi.Qi Yulin聚苯酯填充聚四氟乙烯复合材料摩擦学行为研究[期刊论文]-润滑与密封2005(5) 2.曹翠玲.阎逢元.CAO Cui-ling.YAN Feng-yuan MoS2、CdO及聚全氟乙丙烯填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能[期刊论文]-机械工程材料2007,31(1) 3.贾晓梅.王黎钦.应丽霞.古乐.JIA Xiao-mei.WANG Li-qin.YING Li-xia.GU Le PTFE基复合材料在干摩擦和液氮介质中的摩擦磨损性能研究[期刊论文]-摩擦学学报2007,27(2) 4.李秀娟.王黎钦.古乐.齐毓霖表面涂敷聚四氟乙烯固体润滑薄膜的混合式陶瓷球轴承与全钢轴承性能对比分析[期刊论文]-摩擦学学报2003,23(2) 5.李文忠.王黎钦.古乐PTFE基复合材料动态力学性能的研究[期刊论文]-工程塑料应用2005,33(2) 6.古乐.孟庆鑫.刘先科.Gu Le.Meng Qingxin.Liu Xianke塑料滑动轴承综合性能测试系统研制[期刊论文]-工程塑料应用2007,35(8) 7.张志梅.古乐.齐毓霖.梁风.Zhang zhimei.Gu Le.Qi Yulin.Liang Feng纳米级金属粉改善润滑油摩擦性能的研究[期刊论文]-润滑与密封2000(2) 8.古乐.王黎钦.李秀娟.齐毓霖氮化硅轴承球超低温承载特性试验研究[期刊论文]-哈尔滨工业大学学报 2002,34(2) 9.古乐.王黎钦.齐毓霖.苏为民.钱宗德.郑亚青超低温高速混合式陶瓷轴承性能研究[期刊论文]-哈尔滨工业大学学报2004,36(2) 10.李文忠.王黎钦.古乐.郑德志.Li Wenzhong.Wang Liqin.Gu Le.Zheng Dezhi聚合物填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能[期刊论文]-润滑与密封2006(10) 引证文献(3条) 1.王世杰高压差越孔密封技术[期刊论文]-润滑与密封 2009(8) 2.薛子文.杨东辉乙酸阀门内衬的损害分析及处理[期刊论文]-化学工业与工程技术 2010(4) 3.郭占军.陈建勇.郭玉海.张华鹏.唐红艳热处理对PTFE牵伸性能的影响[期刊论文]-纺织学报 2010(6)

复合材料的热性能

复合材料的热性能 摘要：本文介绍复合材料热性能的一般表针方法，并介绍针刺复合织物增强C /C 复合材料与的热物理性能。 关键词：复合材料；热性能；表针方法；针刺复合织物增强C /C 复合材料 1 复合材料的热性能表征(characterization of the rmalproperties of composites) 复合材料在加热或温度变化时，所表现的物理性能，如线膨胀系数、热导率等。 线膨胀系数:大多数物质都有热胀冷缩现象，复合材料的热膨胀主要取决于增强体和基质的线膨胀系数及其体积百分比。线膨胀系数定义为温度升高1℃材料的相对伸长。其测试方法是将一定尺寸的标准试样置于膨胀仪中升温，记录试样的长度变化△L——温度曲线，平均线膨胀系数α为： 式中L0为试样室温时的长度，mm；K为测量装置的放大倍数，△T=T2-T1为温度差，℃；α石英为对应于(T2-T1)石英的线膨胀系数，取0.51×10-6/℃；T1，T2为温度间隔的下限和上限。 精确测定复合材料的平均线膨胀系数对于确定复合材料制品成型前后的体积收缩比，保证制品尺寸，防止制品变形，减小内应力等都是很重要的一项物理参数。 在复合材料的铺层设计中需测定： αL：∥纤维方向的线膨胀系数； αT：⊥上纤维方向的线膨胀系数。 热导率:热导率是表征物质热导能力的物理量，复合材料的热导率测定是将厚度为d的标准试样置于热导率测量仪的加热板上，达到稳定后，精确测定试样两侧的温差△t。由加热板的功率W和面积S，可求出复合材料的热导率λ： 式中W为主加热板在稳定时的功率，W；d为试样厚度，m；S为主加热板的计算面积，m2；△t为试样两侧的温差，℃。 实际测定时同时测： λL：∥纤维方向的热导率； λT：⊥上纤维方向的热导率。 平均比热容:1g物质温度升高1℃所吸收的热量称为比热容。复合材料的平均比热容用铜块量热计混合法(即降落法)测定。将标准试样在加热炉内恒温加热

含脱粘界面颗粒性复合材料的有效热膨胀系数

含脱粘界面颗粒性复合材料的有效热膨胀 系数 论文导读：热膨胀本征应变。实际上三相胞元脱粘界面处不存在应力。由于基体和颗粒夹杂热膨胀系数失配而产生热应力为。相胞元，含脱粘界面颗粒性复合材料的有效热膨胀系数。关键词：热膨胀本征应变，三相胞元，Eshelby-Mori-Tanaka方法，热膨胀系数 1 引言 颗粒性复合材料由于其优异的性能在工程实际中得到广泛应用[1]，但是在高温条件下工作的复合材料构件不可避免地产生热膨胀，导致结构尺寸发生变化而产生热变形，过大的热变形会导致结构破坏，这就要求材料具有很强的高温稳定性和低的热膨胀系数。而对复合材料的热膨胀系数进行预报是细观力学界研究的重要内容之一，也是对材料进行热分析的基础。当前，对于复合材料热膨胀系数预报多见于单向或长纤维复合材料[2-5]，而对于颗粒性复合材料研究较少[6]。姚占军等人利用二相胞元法预报了颗粒增强镍基合金复合涂层的热膨胀系数，但其所建立的模型中并未考虑界面因素影响[8]。 本文基于细观力学理论建立了包含脱粘界面在内的复合材料四相模型，如图1所示；将颗粒夹杂、脱粘界面和基体壳简化为椭球三相胞元；根据Eshelby-Mori-Tanaka方法推导得到颗粒夹杂和脱粘界面的热膨胀本征应变，进而求出三相胞元的热膨胀系数；考虑到三相胞元在复合材料中随机分布，应用坐标变换公式得到复合材料平均热膨胀应变，进而求得复合材料的热膨胀系数。

2 热膨胀本征应变 取出一个三相胞元如图2所示，设三相胞元、颗粒夹杂以及脱粘界面体积分别为V为V1为V2，颗粒夹杂和基体的弹性常数分别为L1和L0，热膨胀系数分别为和。论文大全，三相胞元。 当温度变化ΔT时，由于基体和颗粒夹杂热膨胀系数失配而产生热应力为 （1） 式中，为颗粒与裂纹相互作用引起的扰动应变。 利用Mori-Tanaka方法和Eshelby等效夹杂理论可知颗粒中应力为：（2） 其中， （3） 式中，为是基体与颗粒的应变差值，是颗粒的等效本征应变，是基体和颗粒热失配应变， （4） 此处 （5） 由于颗粒各向同性，我们知道 （6） 假设脱粘界面中存在应力，其弹性常数为，则根据式（2）得到：（7） （8）

电子封装材料研究进展

微电子封装与其材料的研究进展 微电子集成电路中，高度密集的微小元件在工作中产生大量热量，由于芯片和封 装材料之间的热膨胀系数不匹配将引起热应力疲劳，封装材料的散热性能不佳也会导 致芯片过热，这二者已成为电力电子器件的主要失效形式[2]。 从根本上说，电子封装的性能、制作工艺、应用及发展等决定于构成封装的各类材料，包括半导体材料、封装基板材料、绝缘材料、导体材料、键合连接材料、封接 封装材料等。它涉及这些材料的可加工成型性，包括热膨胀系数、热导率、介电常数、电阻率等性能在内的材料物性，相容性及价格等等。 新世纪的微电子封装概念已从传统的面向器件转为面向系统，即在封装的信号传递、支持载体、热传导、芯片保护等传统功能的基础上进一步扩展，利用薄膜、厚膜 工艺以及嵌入工艺将系统的信号传输电路及大部分有源、无源元件进行集成，并与芯 片的高密度封装和元器件外贴工艺相结合，从而实现对系统的封装集成，达到最高密 度的封装。从器件的发展水平看，今后封装技术的发展趋势为： （1）单芯片向多芯片发展； （2）平面型封装向立体封装发展； （3）独立芯片封装向系统集成封装发展。 焊球阵列封装（BGA） BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成 品率；虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热 性能；厚度和重量都较以前的封装技术有所减少；寄生参数减小，信号传输延迟小， 使用频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高。③BGA的节距为1.5mm、 1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm，与现有的表面安装工艺和设备完全 相容，安装更可靠；④由于焊料熔化时的表面张力具有"自对准"效应，避免了传统封 装引线变形的损失，大大提高了组装成品率；⑤BGA引脚牢固，转运方便；⑥焊球引 出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。 这种BGA的突出的优点：①电性能更好：BGA用焊球代替引线，引出路径短，减少了引脚延迟、电阻、电容和电感；②封装密度更高；由于焊球是整个平面排列， 因此对于同样面积，引脚数更高。 芯片尺寸封装（CSP）

电子封装的现状及发展趋势

电子封装的现状及发展趋势 现代电子信息技术飞速发展,电子产品向小型化、便携化、多功能化方向发展.电子封装材料和技术使电子器件最终成为有功能的产品.现已研发出多种新型封装材料、技术和工艺.电子封装正在与电子设计和制造一起,共同推动着信息化社会的发展 一．电子封装材料现状 近年来,封装材料的发展一直呈现快速增长的态势.电子封装材料用于承载电子元器件及其连接线路,并具有良好的电绝缘性.封装对芯片具有机械支撑和环境保护作用,对器件和电路的热性能和可靠性起着重要作用.理想的电子封装材料必须满足以下基本要求: 1)高热导率,低介电常数、低介电损耗,有较好的高频、高功率性能; 2)热膨胀系数(CTE)与Si或GaAs芯片匹配,避免芯片的热应力损坏;3)有足够的强度、刚度,对芯片起到支撑和保护的作用; 4)成本尽可能低,满足大规模商业化应用的要求;5)密度尽可能小(主要指航空航天和移动通信设备),并具有电磁屏蔽和射频屏蔽的特性。电子封装材料主要包括基板、布线、框架、层间介质和密封材料. 1.1基板 高电阻率、高热导率和低介电常数是集成电路对封装用基片的最基本要求,同时还应与硅片具有良好的热匹配、易成型、高表面平整度、易金属化、易加工、低成本并具有一定的机械性能电子封装基片材料的种类很多,包括:陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等.

1.1.1陶瓷 陶瓷是电子封装中常用的一种基片材料,具有较高的绝缘性能和优异的高频特性,同时线膨胀系数与电子元器件非常相近,化学性能非常稳定且热导率高随着美国、日本等发达国家相继研究并推出叠片多层陶瓷基片,陶瓷基片成为当今世界上广泛应用的几种高技术陶瓷之一目前已投人使用的高导热陶瓷基片材料有A12q,AIN,SIC和B或)等. 1.1.2环氧玻璃 环氧玻璃是进行引脚和塑料封装成本最低的一种,常用于单层、双层或多层印刷板,是一种由环氧树脂和玻璃纤维(基础材料)组成的复合材料.此种材料的力学性能良好,但导热性较差,电性能和线膨胀系数匹配一般.由于其价格低廉,因而在表面安装(SMT)中得到了广泛应用. 1.1.3金刚石 天然金刚石具有作为半导体器件封装所必需的优良的性能,如高热导率(200W八m·K),25oC)、低介电常数(5.5)、高电阻率(1016n·em)和击穿场强(1000kV/mm).从20世纪60年代起,在微电子界利用金刚石作为半导体器件封装基片,并将金刚石作为散热材料,应用于微波雪崩二极管、GeIMPATT(碰撞雪崩及渡越时间二极管)和激光器,提高了它们的输出功率.但是,受天然金刚石或高温高压下合成金刚石昂贵的价格和尺寸的限制,这种技术无法大规模推广. 1.1.4金属基复合材料 为了解决单一金属作为电子封装基片材料的缺点,人们研究和开

新型电子封装材料的研究现状及展望

第23卷第3期 佳木斯大学学报(自然科学版) Vol.23No.3　2005　年07月 Journal of Jiamusi University(Natural Science Edition) July　2005文章编号:1008-1402(2005)03-0460-05 新型电子封装材料的研究现状及展望 郑小红1,　胡　明1,　周国柱2 (1.佳木斯大学,黑龙江佳木斯154007;2.佳木斯电业局,黑龙江佳木斯154002) 摘　要:　综合论述了各类新型电子封装材料的优势及不足之处,同时指出了目前我国新型电子封装材料所存在的问题及进一步完善的措施,并预测了电子封装用金属基复合材料的应用前景. 关键词:　电子封装;金属基复合材料;热膨胀系数;界面 中图分类号:　TB331 文献标识码:　A 0　引　言 电子封装材料是用于承载电子元器件及其相互联线,起机械支持,密封环境保护,散失电子元件的热量等作用,并具有良好电绝缘性的基体材料,是集成电路的密封体.随着信息时代的到来,20世纪90年代封装业进入一个“爆炸式”的发展时期[1,2,3].现代科学技术的发展,对电子封装材料提出了更全面的要求,致使以往的传统材料己不能满足更高的性能要求,研制开发新型的电子封装材料己成为各国竞相追求的目标. 1　新型电子封装材料的优势 电子封装的种类很多.从结构形式分,可以分为气密封装和实体封装.气密封装是指封装腔体内在管芯周围有一定气氛的空间并与外界相隔离;实体封装则指管芯周围与封装腔体形成整个实体.从封装材料上分,则有金属封装、塑料封装、陶瓷封装、玻壳封装、玻璃实体封装、金属基复合材料封装等.这些封装各具特点,并受到了广泛的关注. 1.1　金属封装材料 金属封装材料具有较高的机械强度、散热性能优良等优点,并且对电磁有一定屏蔽功能,在功率器件中得到广泛应用.传统的金属封装材料主要有:Cu,Al,Kovar合金,Invar合金及W,Mo合金等.大多数金属封装都属于实体封装,但实体封装对封装材料要求较高,必须致密、抗潮,与管芯材料粘附和热匹配良好,而且在高温、低气压下不应产生有害气氛. 理想的金属封装材料要求具有高的热导率(TC值)和低的热膨胀系数(CTE值)及密度(ρ值).Cu,Al 或Al合金都具有良好的热传导率,质量较轻,成本低、强度高等优点,易于形成绝缘抗侵蚀薄膜,因而使用广泛.Al金属基板是以其表面的阳极氧化膜作为其绝缘层,但是因为Al与其氧化膜的热膨胀系数相差很大,当金属基板受热时,氧化膜容易开裂,影响封装的可靠性[4].此外,Cu,Al及合金的CTE值太大(Al的CTE为23.6×10-6℃,Cu的CTE为17.8×10-6℃),容易引发循环热应力. Cu Mo合金和Cu W合金具有较高的热导率及相匹配的CTE,但Mo,W的价格较高,加工、焊接性能差而密度却又是Al的好几倍,不适合对重量有要求的应用领域,限制了其应用.而Kovar合金虽然具有很低的CTE,在数值上与芯片材料Ga As的CTE较接近,而且Kovar合金的加工性能也较好.如利用机械加工Kovar合金制作的热沉和壳为一体的外壳,膨胀系数小,制作方便,但散热性不好[5].正是因为其导热系数太低,密度也很低,使其难以广泛应用. 收稿日期:2005-04-05 基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项目(E2004—16) 作者简介:郑小红(1976—),女,黑龙江伊春人,佳木斯大学材料科学与工程学院教师,佳木斯大学在读硕士研究生.

复合材料期末复习资料

复合材料C 复习 第一章概论 1. 复合材料的定义？ 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。 三要素：基体（连续相）增强体（分散相）界面（基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用） 复合材料的特点：（明显界面、保留各组分固有物化特性、复合效应，可设计性）（嵌段聚合物、接枝共聚物、合金：是不是复合材料？？） 2、复合材料的命名 f（纤维），w（晶须），p（颗粒）比如：TiO /Al 2p 3. 复合材料的分类： 1) 按基体材料类型分为： 聚合物基复合材料；金属基复合材料；无机非金属基复合材料(陶瓷基复合材料)。 2)按增强材料分为： 玻璃纤维增强复合材料；碳纤维增强复合材料；有机纤维增强复合材料；晶须增强复合材料；陶瓷颗粒增强复合材料。 3) 按用途分为：功能复合材料和结构复合材料。 结构复合材料主要用做承载力和此承载力结构，要求它质量轻、强度和刚度高，且能承受一定温度。 功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。 第二章增强体 1、增强体 定义：结合在基体内、用以改进其力学等综合性能的高强度材料。 要求： 1) 增强体能明显提高基体某种所需性能；2) 增强体具有良好的化学稳定性；3) 与基体有良好润湿性。 分类： f，w，p 2、纤维类增强体 特点：长径比较大；柔曲性；高强度。 ?玻璃纤维 主要成分：SiO 2 性能：拉伸强度高；较强耐腐蚀；绝热性能好。（玻璃纤维高强的原因（微裂纹）及影响因素（强度提升策略：减小直径、减少长度、降低含碱量，缩短存储时间、降低湿度等））

电子封装材料

高硅铝电子封装材料及课堂报告总结 摘要 关键词 Abstract Keyword 目录

第一章高硅铝电子封装材料 1.1应用背景 由于集成电路的集成度迅猛增加，导致了芯片发热量急剧上升，使得芯片寿命下降。温度每升高10℃,GaAs或Si微波电路寿命就缩短为原来的3倍[1,2]。这都是由于在微电子集成电路以及大功率整流器件中，材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力以及散热性能不佳而导致的热疲劳所引起的失效，解决该问题的重要手段即是进行合理的封装。 所谓封装是指支撑和保护半导体芯片和电子电路的基片、底板、外壳,同时还起着辅助散失电路工作中产生的热量的作用[1]。 用于封装的材料称为电子封装材料，作为理想的电子封装材料必须满足以下几个基本要求[3]: ①低的热膨胀系数,能与Si、GaAs芯片相匹配,以免工作时,两者热膨胀系数差异热应力而使芯片受损； ②导热性能好,能及时将半导体工作产生的大量热量散发出去,保护芯片不因温度过高而失效； ③气密性好,能抵御高温、高湿、腐蚀、辐射等有害环境对电子器件的影响； ④强度和刚度高,对芯片起到支撑和保护的作用； ⑤良好的加工成型和焊接性能,以便于加工成各种复杂的形状和封装； ⑥性能可靠,成本低廉； ⑦对于应用于航空航天领域及其他便携式电子器件中的电子封装材料的密度要求尽可能的小,以减轻器件的重量。 1.2国内外研究现状 目前所用的电子封装材料的种类很多,常用材料包括陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等。国内外金属基电子封装材料和主要性能指标如表1-1。 表1-1常用电子封装材料主要性能指标[1,4] 材料密度（ρ） g/cm3 导热率（K） Watts/m·k 热膨胀系数 (CTE) ×106/K 比导热率 W·cm3/m·K·g Si 2.3 135 4.1 5.8 GaAs 5.3 39 5.8 10.3 Al2O3 3.9 20 6.5 6.8 BeO 3.9 290 7.6 74.4 AlN 3.3 200 4.5 60.6

微电子封装材料钨铜热沉封装微电子材料的特点及用途

微电子封装材料作为电子元器件的一个重要组成部分，为电子元器件性能的提高和正常工作提供扎实的基础。而电子元器件是信息产业的重要基础，尤以微电子为核心技术，其中封装、设计及圆片制造已成为微电子技术的三个有机组成部分。在半导体微波功率器件的封装中，W/Cu、Al/SiC等电子封装材料具有优良的热导率和可调节的热膨胀系数（CTE），目前是国内外大功率电子元器件首选的封装材料，并能与Beo、Al203陶瓷相匹配，广泛用于微波、通信、射频、航空航天、电力电子、大功率半导体激光器、医疗等行业。高密度封装已成为电子技术的发展方向，随着硅芯片等组件集成度的提高，单位面积上的功率负荷越来越大，热导率和热膨胀系数（CTE）匹配等方面的考虑也就越来越重要。W/Cu、Al/SiC材料不仅热导率高，而且热膨胀系数与硅等半导体材料匹配的很好，加上优异的耐高温性能、良好的可加工性能、适中的密度和绝佳的气密性，应用范围十分的广泛。江苏鼎启科技有限公司生产的钨铜热沉封装微电子材料是一种钨和铜的复合材料，它既具有钨的低膨胀特性，又具有铜的高导热特性，尤其可贵的是，其热膨胀系数和导热导电性能可以通过调整材料的成分而加以设计（用专业术语说，其性能是可剪裁的），因而给该材料的应用带来了极大的方便。我公司生产的钨铜热沉封装微电子材料可以与如下材料形成良好的热膨胀匹配: (1)陶瓷材料:Al2O3(A-90、A-95、A-99)、BeO(B-95、B-99)、AlN等； (2)半导体材料:Si、GaAs、SiGe、SiC、InGaP、InGaAs、InAlGaAs、AlGaInP、和AlGaAs等； (3)金属材料:可伐合金(4J29)、42合金等。 以下简单介绍我公司钨铜（WuCu）热沉封装微电子材料的特点及其性能： 通过调整钨成分的比例，其热膨胀系数可以与其他材料形成良好的热膨胀比例，如各类陶瓷（氧化铝Al2O3，氧化铍（BeO）、金属材料（可伐合金Kovar）和半导体材料（碳化硅Sic）等等。 1、钨铜（WuCu）热沉封装微电子材料产品特色： ◇未加Fe、Co等烧结活化元素，得以保持高的导热性能 ◇可提供半成品或表面镀Ni/Au的成品 ◇优异的气密性 ◇良好的尺寸控制、表面光洁度和平整度 ◇售前\售中\售后全过程技术服务 2、钨铜（WuCu）热沉封装微电子材料技术参数：