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随着大规模集成电路的发展,对电子封装技术提出越来越高的要求,开发高性能的电子封装材料就成为当务之急。SiCp/Al复合材料具有高导热、低膨胀、低密度、高比刚度、高比强度等特点,在近年来受到越来越多的重视。 本文在制备复杂形状SiCp/Al复合材料的基础上,研究了热处理工艺和致密度对SiCp/Al材料机械和物理性能的影响。采用热压铸制备了形状复杂的预制体。将石蜡、丙三醇(甘油)和硬脂酸按一定比例混合后,与SiC粉末按1:6的比例混合,在模具中热压铸成形,制备出选用5μm和45μm两种SiC粉末按1:3比例混合制成的体积分数为67.5%的预制体。预制体的脱蜡和烧结必须遵守一定的规范,升温速度过快会导致预制体开裂;升温速度过慢,会降低生产效率。 致密度和热处理对采用无压浸渗制备的高体积分数形状复杂的SiCp/Al复合材料的机械性能影响很大。致密度从95.5%增加到98.7%时,抗弯弹性模量从109GPa增加到136GPa左右,随后不再增加,说明当致密度增加到一定值时,孔洞对载荷从铝基体到SiC颗粒的传递的阻碍作用已基本不起作用。致密度增加到98.5%以上时,抗弯强度不再随之增加。说明孔洞对有效承载面积影响很小,因而抗弯强度变化不大。热处理对SiCp/Al复合材料的抗弯弹性模量影响不大,这主要是因为弹性模量对材料的微观组织部不敏感。但热处理对SiCp/Al复介材料的抗弯强度影响较大,T6态>原始态>时效态>退火态。 在相同体积分数下,致密度和热处理对高体积分数SiCp/Al复合材料的物理性能有重要的影响。致密度对SiCp/Al复合材料的热膨胀系数的影响很大。致密度越高,即孔隙率越低,热膨胀系数越大。这是因为在微孔周围存在的压应力引起微孔的体积收缩,导致了复合材料的热膨胀系数减小。随着致密度的增加,孔隙率的减小,电导率逐渐增大。这是因为孔洞的减少,材料的有效导电面积增大,同时,电流流经的路线减短,从而导致电导率的增加。热处理工艺方法的不同对复合材料的热膨胀系数的影响不一样,在室温到400℃的温度范围内,T6态<原始态<时效态<退火态。随温度的继续升高,热膨胀系数趋于一致。造成这种现象的原因可以通过不同热处理方法在复合材料内造成的热应力大小的不同进行解释,即:T6态>原始态>时效态>退火态。