AlSiC电子封装材料及器件物理性能研究进展

AlSiC电子封装材料及器件的关键指标是膨胀系数、热导率和气密性。不同工艺条件下制备的AlSiC电子封装材料物理性能相差较大。尽管已建立一些理论模型预测AlSiC电子封装材料的膨胀系数和热导率，但由于基体塑性变形、粘接剂类型及含量、粉末尺寸等许多因素影响，理论结果与实验结果相差较大。热循环过程中，基体合金类型、增强体尺寸、预处理方法和热循环次数等明显影响AlSiC电子封装材料的尺寸稳定性。温度循环对AlSiC电子封装材料物理性能的影响尚未见公开报道。     

电子封装用聚苯硫醚高性能复合材料的研制

微电子工业的快速发展迫切需要性能更为优异的封装材料.采用聚苯硫醚复合材料作为电子封装材料,具有使用温度高、热膨胀系数低、介电损耗低、电绝缘性能好等优异的性能,应用于现代微电子领域的前景良好.本文用国产商品PPS树脂经纯化处理后,与其它材料复合,成功制备出了聚苯硫醚高性能电子封装材料,制备的PPS电子封装材料具有低吸水性、低热膨胀系数、高强度以及优异的介电性能等综合性能,优于目前常用的环氧类电子封装材料.     

高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展

综合比较了现有电子封装材料的性能及其在航空航天领域中的应用现状,较详细地阐述了高硅铝合金电子封装材料的性能特点、制备方法及研究现状,指出了高硅铝合金轻质电子封装材料的发展方向.     

喷射成形铝硅合金电子封装梯度材料的研究进展

高硅铝合金电子封装材料以其良好的热物理性能与力学性能,越来越受到材料和电子封装行业研究者的重视,但是其焊接性能与机械性能不理想。铝硅合金梯度板材可解决电子封装材料低膨胀与高机械性能的矛盾,其高硅端热膨胀系数低,导热好,适于裸集成电路;低硅端机械性能高,可焊接,便于精加工和封装,是未来武器装备高集成电路封装构件重要的备选材料。针对这类材料的制备问题,提出了双金属一步式喷射成形技术的概念,并对喷射工艺参数进行了初步的探索研究。2个沉积器的间距可以影响复合板材的外形轮廓与内部硅成分的梯度分布,模拟结果显示间距大于等于40 mm时,出现台阶而且成分变化有突变。     

电子封装用陶瓷基片材料的研究进展

简要介绍了电子封装发展情况及其对基片材料的性能要求,分析了陶瓷基片作为封装材料性能上的优点,概述了几种常用陶瓷基片材料的优缺点及其应用:Al2O3作为传统的陶瓷基片材料,优点是成熟的工艺和低廉的价格,但热导率不高;BeO、BN、SiC等都具有高热导率,在某些封装场合是合适的选择;AIN综合性能最好,是最有希望的电子封装陶瓷基片材料.介绍了多层陶瓷基片材料的共烧技术和流延成型技术,并指出LTCC技术和水基流延将是未来发展的重点.     

高SiCp或高Si含量电子封装材料研究进展

高体积分数的SiCp/Al复合材料和高Si含量Al-Si合金具有高导热、膨胀系数可调、低密度等特性,成为理想的电子封装材料.结合笔者的研究成果,详细介绍了目前国内外该材料的制备工艺及应用情况,指出了各工艺方法在规模化商业生产中存在的不足,展望了未来研究及发展的方向.     

封装有机硅材料在LED电子器件中的应用进展

主要从有机硅改性环氧树脂材料、有机硅树脂封装材料和改性有机硅封装材料三个方面综述了近几年有机硅材料在LED封装中的应用及其进展.对LED电子器件的高透光率、高折光率、高导热率、耐黄变等方面与有机硅材料化学结构进行对比分析,总结其优缺点,提出有机硅材料在LED封装应用中出现了折射率低、粘度低等问题,解决这些问题可能是今后这一课题的研究重点.     

电子封装用陶瓷基片材料的研究现状

陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点,是电子封装基片的重要材料。本文介绍了Al_2O_3、AlN、Si_3N_4、SiC、BeO、BN等几种常用的陶瓷基片材料并分析了它们的性能特点,最后还介绍了电子封装陶瓷基片的成型工艺。     

新型电子封装用金刚石/金属复合材料的组织性能与应用

随着微电子技术的高速发展,金刚石/金属复合材料作为新一代的电子封装材料受到了广泛的重视,它与传统的电子封装材料相比,具有更优异的性能,是未来封装、热沉材料最有潜力的发展方向之一.对金刚石/金属复合材料的性能、制备工艺及应用发展进行了综述,并提出了未来的研究开发方向.     

引线框架材料的研究发展现状

引线框架材料是半导体元器件和集成电路封装的主要材料之一,其主要功能为电路连接、散热、机械支撑等作用.随着IC向高密度、小型化、低成本方向的发展,对引线框架材料提出了高强度、高导电、高导热等多方面性能上的要求.由于拥有良好的导热性能,铜合金已成为主要的引线框架材料.对电子封装引线框架材料的性能要求、设计理论以及国内外研究发展现状等进行了综述.     

高导热金刚石/铜电子封装材料:制备技术、性能影响因素、界面结合改善方法

随着电子行业的不断发展,第二代热沉材料如钨/铜封装材料、钼/铜封装材料、碳化硅/铝封装材料等已不能满足该领域日益增长的需求。金刚石的热导率为2 300 W/(m·K),是已知热导率最高的物质;铜的热导率为401 W/(m·K),在众多金属中仅次于Ag。金刚石/铜复合材料具有诸多优点:(1)热导率高、强度大;(2)热膨胀系数能够通过改变金刚石与铜的体积分数加以调控,以实现与硅、锗等半导体材料的匹配;(3)具有比金刚石/银复合材料更低的成本以及比金刚石/铝、钨/铜、钼/铜等材料更高的热导率。因此,金刚石/铜复合材料是一种理想的电子封装候选材料。金刚石/铜复合材料的制备技术多种多样,其中粉末冶金、放电等离子体烧结、液相渗透是最适合该复合材料特性也是研究最广泛的技术。液相渗透法又分为无压熔渗法和压力辅助熔渗法,与粉末冶金法和放电等离子体烧结法相比,该法成本低、操作性强,成为近年研究的重点方向。目前,国际上已制备出热导率高达900 W/(m·K)的金刚石/铜复合材料。另一方面,金刚石与铜界面润湿度较差,导致复合材料致密度不高且热导率不易提升。解决金刚石与铜界面润湿度较差的问题成为制备金刚石/铜复合材料的关键,也促使国内外研究者不断尝试在制备工艺环节引入改进措施。目前已探索出两种较为可行的方法:(1)在复合材料制备过程中添加少量B、Cr等活性元素,使这些活性元素与铜形成合金;(2)在制备金刚石/铜复合材料之前,采用化学镀、扩散烧结、盐浴、磁控溅射等手段预先在金刚石表面包覆一层均匀的碳化物。本文总结了金刚石/铜复合材料的国内外最新研究进展及主流制备技术,论述了影响复合材料的热膨胀系数及热导率的主要因素。文章还介绍了改善金刚石与铜的界面润湿度的方法,最后对金刚石/铜复合材料的发展进行了展望。     

LED封装基板研究新进展

基板散热是LED散热的最主要途径,其散热能力直接影响到LED器件的性能和可靠性。总结了LED封装基板材料的性能,综述了金属基板、陶瓷基板、硅基板和新型复合材料基板的研究进展,展望了功率型LED封装基板的应用和发展趋势。综合表明,MCPCB,DBC,DAB,DPC等基板各具优势,但DPC基板各种制备工艺参数合适,特别是铝碳化硅基板(Al/Si C)有着低原料成本、高导热、低密度和良好可塑性的显著优势,有望大面积推广应用。     

Correlation between the thermal responses and microstructure patterns in aluminum‐based silicon carbide composites (SiCp/Al) consolidated by different high pressure torsion schemes

High pressure torsion of powder mixture is a novel strategy for manufacturing high‐quality aluminum‐based silicon carbide composite SiC_p/Al billet used in electronic packaging, however, the correlation between thermal properties and the high pressure torsion process and the related mechanisms are still unclear. To this end, the variation rules of thermal expansion coefficient and thermal conductivity with high pressure torsion turns are studied and the corresponding microstructure morphology and dislocation patterns are observed by optical and transmission electron microscopes. The results show that thermal expansion coefficient decreases monotonically but thermal conductivity first increases then decreases with the increase of high pressure torsion turns. Moreover, the results of differential scanning calorimetry experiments indicate the decrease of recrystallization temperature with turns of high pressure torsion. The non‐monotonic variation of thermal conductivity is attributed to the combined effect of the improved relative mass density brought by the consolidation effect and the dislocation tanglement and pattern transformation (formation of in‐situ sub‐grains) during high pressure torsion process.     

纳米碳化硅基复相陶瓷的分散和烧结技术研究进展

碳化硅陶瓷是一种高性能的陶瓷,具有高强度、高硬度、耐高温、耐化学腐蚀、高热导率、低热膨胀以及低密度等性能,广泛应用于各个工业领域以及航空航天领域.从纳米复相陶瓷制备过程中的分散方法以及碳化硅基陶瓷的烧结方法与烧结助剂等方面详细论述了目前有关碳化硅基纳米复相陶瓷的研究进展.     

碳化硅轻型反射镜的研究进展

反射镜材料需具有低密度、高弹性模量、高热导率和低热膨胀系数.比较了不同反射镜材料的物理性能和机械性能,与传统光学材料对比,碳化硅具有优越的物理性能和热性能,被认为是轻型反射镜材料的首选.综述了碳化硅反射镜材料常用制备方法的特点.认为反应烧结法和热等静压法适用于制备SiC反射镜基体材料,化学气相沉积法适合用于基体材料增密和制备反射层,反应烧结法结合化学气相沉积工艺是制备SiC反射镜的高效低成本工艺.     

Formation of Cu Nanodots on Diamond Surface to Improve Heat Transfer in Cu/D Composites

Diamond‐dispersed copper matrix (Cu/D) composite materials with different interfacial configurations are fabricated through powder metallurgy and their thermal performances are evaluated. An innovative solution to chemically bond copper (Cu) to diamond (D) has been investigated and compared to the traditional Cu/D bonding process involving carbide‐forming additives such as boron (B) or chromium (Cr). The proposed solution consists of coating diamond reinforcements with Cu particles through a gas–solid nucleation and growth process. The Cu particle‐coating acts as a chemical bonding agent at the Cu–D interface during hot pressing, leading to cohesive and thermally conductive Cu/D composites with no carbide‐forming additives. Investigation of the microstructure of the Cu/D materials through scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and atomic force microscopy analyses is coupled with thermal performance evaluations through thermal diffusivity, dilatometry, and thermal cycling. Cu/D composites fabricated with 40 vol% of Cu‐coated diamonds exhibit a thermal conductivity of 475 W m^?1 K^?1 and a thermal expansion coefficient of 12 × 10^?6 °C^?1. These promising thermal performances are superior to that of B‐carbide‐bonded Cu/D composites and similar to that of Cr‐carbide‐bonded Cu/D composites fabricated in this study. Moreover, the Cu/D composites fabricated with Cu‐coated diamonds exhibit higher thermal cycling resistance than carbide‐bonded materials, which are affected by the brittleness of the carbide interphase upon repeated heating and cooling cycles. The as‐developed materials can be applicable as heat spreaders for thermal management of power electronic packages. The copper‐carbon chemical bonding solution proposed in this article may also be found interesting to other areas of electronic packaging, such as brazing solders, direct bonded copper substrates, and polymer coatings.

     

亚微米碳化硅粉末的制备

采用硅酸乙脂和酚醛树脂为原料,合成了具有高混合度的Ｃ／ＳｉＯ２混合物。高温碳热反应后,得到亚微米级的球状粉末,并且粉末粒度分布范围小。本文对碳热反应中一氧化硅的损失作了定量分析。结果表明,较高Ｃ／ＳｉＯ２比导致较低一氧化硅损失和较高的碳化硅产量。在１５００℃反应后,Ｃ／ＳｉＯ２＝３时,一氧化硅的损失达约２０％。而当Ｃ／ＳｉＯ２＝５时,损失＜５％。较高的Ｃ／ＳｉＯ２比对碳化硅的形成速度有明显的促进作     

颗粒整形对碳化硅陶瓷密封材料成型及烧结性能的影响

采用球磨对SiC粉体颗粒进行整形,并借助反应烧结制备SiC陶瓷密封材料,考察了颗粒整形对反应烧结SiC陶瓷成型、烧结性能、显微结构和力学性能的影响规律。结果表明,整形后的SiC颗粒的球形度高,粒径分布更为均匀;整形SiC粉体的振实密度和素坯密度明显提高,烧结体的显微结构更加均匀,主晶相为6H-SiC和Si,分布均匀,残炭很少;颗粒整形明显改善SiC陶瓷的成型性能及力学性能,当压力为15MPa时,整形后的SiC素坯密度为2.08g/cm~3,烧结体密度为3.06g/cm~3,抗弯强度和断裂韧性分别达到456MPa和3.87MPa·m1/2。     

延长自组织InAs／GaAs量子点发光波长的研究进展

在近几年的InAs／GaAs自组织量子点的研究中，如何荻得1．3～1．55μm。长波长量子点材料是一个很热门的课题。本文综述了各种延长自组织InAs／GaAs量子点发光波长的方法，并提出了实用化的最佳途径。