si-al復(fù)合材料文獻(xiàn)總結(jié)

新型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)Sip/Al復(fù)合材料的

制備及組織性能研究

文獻(xiàn)總結(jié)

主要內(nèi)容：

英文文獻(xiàn)翻譯EffectofSicontentonmicrostructureandpropertiesofSi/Alcomposites（Si含量對(duì)Si／Al復(fù)合材料組織和性能的影響）

中文文獻(xiàn)閱讀

Si/Al電子封裝材料粉末冶金制備工藝研究

Sip/Al復(fù)合材料中的界面和硅相形貌的演變

界面及Si元素含量對(duì)Si-Al復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響論文簡(jiǎn)述EffectofSicontentonmicrostructureandpropertiesofSi/Alcomposites（Si含量對(duì)Si／Al復(fù)合材料組織和性能的影響）:

利用放電等離子體燒結(jié)技術(shù)制備Si/Al復(fù)合材料，研究不同Si含量對(duì)復(fù)合材料各性能的影響。Si-Al電子封裝材料粉末冶金制備工藝研究：

楊培勇等人利用粉末冶金液相燒結(jié)技術(shù)制備所需復(fù)合材料，研究了壓制壓力、燒結(jié)工藝對(duì)材料微觀組織及性能的影響論文簡(jiǎn)述Sip/Al復(fù)合材料中的界面和硅相形貌的演變

王小峰等人利用擠壓鑄造法制備Sip/Al復(fù)合材料，研究不同高溫真空熱處理工藝條件下，高體積分?jǐn)?shù)Sip/Al復(fù)合材料(φ(Si)=65%)中硅鋁界面特征與硅相形貌的演變過程。界面及Si元素含量對(duì)Si-Al復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響

修子揚(yáng)等人采用壓力浸滲專利技術(shù)制備了,體積分?jǐn)?shù)為65%的高體積分?jǐn)?shù)環(huán)保型Sip/Al復(fù)合材料.研究了基體與增強(qiáng)體中Si含量對(duì)材料導(dǎo)熱性能的影響。

作為電子封裝材料，Si/Al復(fù)合材料主要考慮的性能有：

密度較低的密度熱導(dǎo)性較高的導(dǎo)熱系數(shù)熱膨脹系數(shù)較小的熱膨脹系數(shù)，與芯片匹配彎曲強(qiáng)度一定的彎曲強(qiáng)度起到支撐保護(hù)的作用影響因素復(fù)合材料中Si的含量制備工藝參數(shù)后續(xù)熱處理工藝

密度的影響情況①楊培勇等人利用粉末冶金液相燒結(jié)技術(shù)制備Si/Al復(fù)合材料，130μmSi粉與13μm的Al粉按質(zhì)量1:1混合

壓制壓力對(duì)燒結(jié)體密度的影響密度的影響情況

700℃低溫?zé)Y(jié)壓制壓力增加，燒結(jié)體密度呈上升趨勢(shì)1000℃高溫?zé)Y(jié)壓制壓力增加，燒結(jié)體密度較大，但變化不明顯壓坯壓制壓力增加，密度呈上升趨勢(shì)密度的影響情況結(jié)果分析：700℃低溫?zé)Y(jié)：Al液粘度較大，與Si的潤(rùn)濕性差，液相的流動(dòng)對(duì)孔隙的填充作用有限,材料空隙率較大。1000℃高溫?zé)Y(jié)：Al流動(dòng)性較好，與Si的潤(rùn)濕性好，材料內(nèi)部氣孔減少，材料密度較大，且隨壓制壓力變化不大。壓坯：本身孔隙率較大。

密度的影響情況②放電等離子體燒結(jié)，

10μm的Al粉和44μm的Si粉混合制備Si的體積分?jǐn)?shù)分別是50%，55%，60%，65%，70%的Si/Al復(fù)合材料。

Si含量對(duì)復(fù)合材料密度的影響隨著Si含量的增加，復(fù)合材料氣孔率增加（毛細(xì)作用影響），導(dǎo)致密度下降Si含量↑密度↓密度的影響情況影響密度的主要因素為材料內(nèi)部的大小氣孔率熱導(dǎo)率的影響情況①粉末冶金液相燒結(jié)制備過程中壓制壓力對(duì)材料熱導(dǎo)率的影響720MPa附近出現(xiàn)峰值熱導(dǎo)率的影響情況結(jié)果分析:700℃低溫?zé)Y(jié)：

材料內(nèi)部空隙率隨著壓制壓力的增大而降低，增強(qiáng)了熱導(dǎo)率。1000℃高溫?zé)Y(jié)：

孔隙率變化不大，但Si-Al界面結(jié)合狀態(tài)改善，大的壓制壓力下形成適當(dāng)?shù)囊苯鸾Y(jié)合形態(tài)。

壓制壓力超過720MPa，脆性相Si內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋，缺陷甚至顆粒已經(jīng)發(fā)生解理、破碎。1000℃高溫?zé)Y(jié)缺陷也無法完全恢復(fù)。新的解理面對(duì)聲子和自由電子的散射相當(dāng)嚴(yán)重，導(dǎo)致界面熱阻增加。熱導(dǎo)率的影響情況②粉末冶金液相燒結(jié)制備過程中燒結(jié)溫度和時(shí)間對(duì)熱導(dǎo)率的影響１)提高燒結(jié)溫度可以促進(jìn)氧化鋁膜的破裂,改善體系的潤(rùn)濕性。促進(jìn)液態(tài)Al的流動(dòng)和Si顆粒的重排過程的進(jìn)行,減少材料內(nèi)部大量存在的孔洞。

2)提高燒結(jié)溫度和延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間有利于溶解-析出過程的充分進(jìn)行

，細(xì)小Si顆粒大部分消失,顆粒形狀發(fā)生鈍化。材料內(nèi)部的界面總數(shù)大大減少,界面對(duì)自由電子和聲子的散射降低,

導(dǎo)致材料的熱導(dǎo)率升高

3)通過提高燒結(jié)溫度和適當(dāng)延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間改善體系的潤(rùn)濕性和促進(jìn)溶解析出過程的進(jìn)行有利于材料內(nèi)部高熱導(dǎo)Al基體形成連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這對(duì)于材料內(nèi)部熱量有效地傳遞。4)1000℃x2h時(shí)，材料的熱導(dǎo)率最高若繼續(xù)升高燒結(jié)溫度或延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間Si顆粒發(fā)生比較嚴(yán)重的團(tuán)聚和偏析,阻斷Al的連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。熱導(dǎo)率的影響情況③修子揚(yáng)等人采用壓力浸滲專利技術(shù)制備了體積分?jǐn)?shù)為65%Sip/Al復(fù)合材料.平均粒徑10

μm高純Si顆粒,以LG5，LD11，Al-Si20為基體。Si含量對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響隨著Si含量的增加熱導(dǎo)率逐漸下降，主要是由于Si的熱導(dǎo)率比Al要低的多。單晶Si的導(dǎo)熱系數(shù)為148W／(m·K)，而Al的導(dǎo)熱系數(shù)為237W／(m·K)

不管是基體還是增強(qiáng)體，增加Si的含量，都是添加了附加相，都會(huì)引入Si-Al界面，降低熱導(dǎo)。熱導(dǎo)率的影響情況熱處理對(duì)導(dǎo)熱性能的影響

復(fù)合材料經(jīng)擠壓鑄造法制備,制備過程中由于Si和Al的熱膨脹系數(shù)不匹配,在冷卻過程中會(huì)在Si一Al界面處引入大量的熱錯(cuò)配應(yīng)力。這種熱應(yīng)力會(huì)使得基體合金的晶格發(fā)生畸變,從而導(dǎo)致品格產(chǎn)生非諧振,降低熱傳導(dǎo)性能。

退火的主要目的就是使這種熱錯(cuò)配應(yīng)力降低。因此,復(fù)合材料經(jīng)過退火處理后熱導(dǎo)率會(huì)上升。熱導(dǎo)率的影響情況

影響熱導(dǎo)率的主要因素所含相自身的導(dǎo)熱性（Si含量）氣孔夾雜位錯(cuò)、界面的熱阻效應(yīng)熱膨脹系數(shù)的影響情況放電等離子體燒結(jié)制備復(fù)合材料Si含量對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響Si的熱膨脹系數(shù)（4.1x10-6K-1）比Al的熱膨脹系數(shù)（23.6x10-6K-1）小很多。實(shí)驗(yàn)值最低可達(dá)到9.2x10-6K-1

Si含量為60%時(shí)復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)為9.8x10-6K-1

與半導(dǎo)體熱膨脹系數(shù)相似熱膨脹系數(shù)的影響情況影響熱膨脹系數(shù)的因素所含相自身的熱膨脹系數(shù)彎曲強(qiáng)度的影響情況放電等離子體燒結(jié)技術(shù)制備Si/Al復(fù)合材料Si含量對(duì)彎曲強(qiáng)度的影響Si相為脆性相Si/Al復(fù)合材料的斷裂方式主要