si-al復合材料文獻總結

新型網(wǎng)狀結構Sip/Al復合材料的

制備及組織性能研究

文獻總結

主要內(nèi)容：

英文文獻翻譯EffectofSicontentonmicrostructureandpropertiesofSi/Alcomposites（Si含量對Si／Al復合材料組織和性能的影響）

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Si/Al電子封裝材料粉末冶金制備工藝研究

Sip/Al復合材料中的界面和硅相形貌的演變

界面及Si元素含量對Si-Al復合材料導熱性能的影響論文簡述EffectofSicontentonmicrostructureandpropertiesofSi/Alcomposites（Si含量對Si／Al復合材料組織和性能的影響）:

利用放電等離子體燒結技術制備Si/Al復合材料，研究不同Si含量對復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技術制備所需復合材料，研究了壓制壓力、燒結工藝對材料微觀組織及性能的影響論文簡述Sip/Al復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復合材料，研究不同高溫真空熱處理工藝條件下，高體積分數(shù)Sip/Al復合材料(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Si-Al復合材料導熱性能的影響

修子揚等人采用壓力浸滲專利技術制備了,體積分數(shù)為65%的高體積分數(shù)環(huán)保型Sip/Al復合材料.研究了基體與增強體中Si含量對材料導熱性能的影響。

作為電子封裝材料，Si/Al復合材料主要考慮的性能有：

密度較低的密度熱導性較高的導熱系數(shù)熱膨脹系數(shù)較小的熱膨脹系數(shù)，與芯片匹配彎曲強度一定的彎曲強度起到支撐保護的作用影響因素復合材料中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技術制備Si/Al復合材料，130μmSi粉與13μm的Al粉按質(zhì)量1:1混合

壓制壓力對燒結體密度的影響密度的影響情況

700℃低溫燒結壓制壓力增加，燒結體密度呈上升趨勢1000℃高溫燒結壓制壓力增加，燒結體密度較大，但變化不明顯壓坯壓制壓力增加，密度呈上升趨勢密度的影響情況結果分析：700℃低溫燒結：Al液粘度較大，與Si的潤濕性差，液相的流動對孔隙的填充作用有限,材料空隙率較大。1000℃高溫燒結：Al流動性較好，與Si的潤濕性好，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，

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

Si含量對復合材料密度的影響隨著Si含量的增加，復合材料氣孔率增加（毛細作用影響），導致密度下降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率的影響情況①粉末冶金液相燒結制備過程中壓制壓力對材料熱導率的影響720MPa附近出現(xiàn)峰值熱導率的影響情況結果分析:700℃低溫燒結：

材料內(nèi)部空隙率隨著壓制壓力的增大而降低，增強了熱導率。1000℃高溫燒結：

孔隙率變化不大，但Si-Al界面結合狀態(tài)改善，大的壓制壓力下形成適當?shù)囊苯鸾Y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℃高溫燒結缺陷也無法完全恢復。新的解理面對聲子和自由電子的散射相當嚴重，導致界面熱阻增加。熱導率的影響情況②粉末冶金液相燒結制備過程中燒結溫度和時間對熱導率的影響１)提高燒結溫度可以促進氧化鋁膜的破裂,改善體系的潤濕性。促進液態(tài)Al的流動和Si顆粒的重排過程的進行,減少材料內(nèi)部大量存在的孔洞。

2)提高燒結溫度和延長燒結時間有利于溶解-析出過程的充分進行

，細小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,界面對自由電子和聲子的散射降低,

導致材料的熱導率升高

3)通過提高燒結溫度和適當延長燒結時間改善體系的潤濕性和促進溶解析出過程的進行有利于材料內(nèi)部高熱導Al基體形成連通網(wǎng)絡結構。這對于材料內(nèi)部熱量有效地傳遞。4)1000℃x2h時，材料的熱導率最高若繼續(xù)升高燒結溫度或延長燒結時間Si顆粒發(fā)生比較嚴重的團聚和偏析,阻斷Al的連通網(wǎng)絡結構。熱導率的影響情況③修子揚等人采用壓力浸滲專利技術制備了體積分數(shù)為65%Sip/Al復合材料.平均粒徑10

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

不管是基體還是增強體，增加Si的含量，都是添加了附加相，都會引入Si-Al界面，降低熱導。熱導率的影響情況熱處理對導熱性能的影響

復合材料經(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,在冷卻過程中會在Si一Al界面處引入大量的熱錯配應力。這種熱應力會使得基體合金的晶格發(fā)生畸變,從而導致品格產(chǎn)生非諧振,降低熱傳導性能。

退火的主要目的就是使這種熱錯配應力降低。因此,復合材料經(jīng)過退火處理后熱導率會上升。熱導率的影響情況

影響熱導率的主要因素所含相自身的導熱性（Si含量）氣孔夾雜位錯、界面的熱阻效應熱膨脹系數(shù)的影響情況放電等離子體燒結制備復合材料Si含量對熱膨脹系數(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。實驗值最低可達到9.2x10-6K-1

Si含量為60%時復合材料熱膨脹系數(shù)為9.8x10-6K-1

與半導體熱膨脹系數(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)彎曲強度的影響情況放電等離子體燒結技術制備Si/Al復合材料Si含量對彎曲強度的影響Si相為脆性相Si/Al復合材料的斷裂方式主要